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ÍNDICE
ÍNDICE...................................................................................................................................I
LISTA DE FIGURAS...........................................................................................................II
LISTA DE TABLAS............................................................................................................VI
INTRODUCCIÓN.................................................................................................................1
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A LOS MICROCONTROLADORES......................2
CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS DEL PIC16F84A..................................................9
CAPÍTULO 3. COMPILACIÓN Y SIMULACIÓN DE PROGRAMAS......................96
CAPÍTULO 4. PROGRAMADORES Y PROGRAMACIÓN DEL PIC.....................116
CAPÍTULO 5. PRÁCTICAS SUGERIDAS...................................................................134
RECOMENDACIONES...................................................................................................201
CONCLUSIONES.............................................................................................................202
BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................203
SITIOS WEB.....................................................................................................................204
ANEXOS............................................................................................................................205
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LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1.4.1.1 DIAGRAMA DE CONEXIONES DE LOS PIC12CXXX DE LA GAMA ENANA. .....................4
FIGURA 1.4.2.1. DIAGRAMA DE CONEXIONES DE LOS PIC DE LA GAMA BAJA QUE RESPONDEN A LA
NOMENCLATURA PIC16C54/56......................................................................5
FIGURA 1.4.3.1. DIAGRAMA DE CONEXIONES DE LOS PIC16C8X, MODELOS REPRESENTATIVOS DE LA
GAMA MEDIA.................................................................................................6
FIGURA 1.4.4.1 DIAGRAMA DE CONEXIONES DE LOS PIC DE LA GAMA ALTA QUE CORRESPONDEN A LA
NOMENCLATURA PIC17C75X........................................................................7
FIGURA 2.1.1.1. DIAGRAMA DE PINES DEL PIC16F84..................................................................11
FIGURA 2.2.2.1. ARQUITECTURA INTERNA DEL PIC16F84A..........................................................14
FIGURA 2.2.4.1 LOS IMPULSOS DEL RELOJ EXTERNO (OSC1) SE DIVIDEN POR 4 FORMANDO LAS SEÑALES
Q1, Q2, Q3 Y Q4, QUE CONFIGURAN UN CICLO DE INSTRUCCIÓN.......................16
FIGURA 2.2.4.2. LA SEGMENTACIÓN PERMITE TRASLAPAR EN EL MISMO CICLO LA FASE DE EJECUCIÓN DE
UNA INSTRUCCIÓN Y LA DE BÚSQUEDA DE LA SIGUIENTE, EXCEPTO EN LAS
INSTRUCCIONES DE SALTO..............................................................................16
FIGURA 2.3.1.1. ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA DE PROGRAMA......................................................18
FIGURA 2.3.2.1. ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA RAM DEL PIC16F84A.....................................19
FIGURA 2.3.2.3.1. DIRECCIÓN Y MAPEO DE BITS DEL REGISTRO ESTADO (STATUS).....................22
FIGURA 2.3.2.3.2. DIRECCIÓN Y MAPEO DE BITS DEL REGISTRO OPTION Y TMR0.........................24
FIGURA 2.3.2.4.1. MAPEO DE BITS DEL REGISTRO INTCON.........................................................25
FIGURA 2.3.2.5.1 CARGA DEL CONTADOR DE PROGRAMA................................................................27
FIGURA 2.3.3.1. MAPEO GENERAL DE BANCOS DE LOS DISPOSITIVOS PIC..........................................29
FIGURA 2.3.3.1.1. DIRECCIONAMIENTO DIRECTO EN EL PIC16F84.................................................30
FIGURA 2.3.3.2.1. DIRECCIONAMIENTO INDIRECTO EN LOS DISPOSITIVOS PIC....................................31
FIGURA 2.3.4.1. LA INSTRUCCIÓN CALL Y LA INTERRUPCIÓN, PROVOCAN LA CARGA AUTOMÁTICA DEL
CONTENIDO DEL PC EN LA PILA.....................................................................33
FIGURA 2.3.4.2. LAS INSTRUCCIONES DE RETORNO DE SUBRUTINA O DE INTERRUPCIÓN DESCARGAN
AUTOMÁTICAMENTE EL CONTENIDO DEL NIVEL 1 DE LA PILA SOBRE EL PC............33
FIGURA 2.4.1. MAPEO DE DIRECCIONES DE LOS PUERTOS.................................................................34
FIGURA 2.4.1.1. LOS PUERTOS NO UTILIZADOS SE DEBEN CONECTAR A LA FUENTE...............................35
FIGURA 2.4.1.2. CAPACIDAD MÁXIMA DE CORRIENTE QUE SOPORTAN LOS PUERTOS..............................35
FIGURA 2.4.2.1. UBICACIÓN DE PORTA Y TRISA EN LOS BANCOS DEL PIC..................................36
FIGURA 2.4.2.2. DIAGRAMA DE CONEXIONES DE LOS PINES RA3-RA0 A LAS SEÑALES DEL PROCESADOR
.................................................................................................................37
FIGURA 2.4.3.1. UBICACIÓN DE PORTB Y TRISB EN LOS BANCOS DEL PIC..................................39
FIGURA 2.4.3.2. CONEXIONADO DE LOS PINES RB7 – RB4 Y LAS LÍNEAS CORRESPONDIENTES AL BUS
INTERNO DE DATOS Y LAS SEÑALES DE CONTROL. ..............................................40
FIGURA 2.4.3.3. CONEXIONADO DE LOS PINES RB3 – RB0 Y LAS LÍNEAS CORRESPONDIENTES AL BUS
INTERNO DE DATOS Y LAS SEÑALES DE CONTROL................................................41
FIGURA 2.5.1. DIAGRAMA SIMPLIFICADOR DEL TEMPORIZADOR TMR0.............................................44
FIGURA 2.5.2. ESQUEMA SIMPLIFICADO DEL CIRCUITO DE CONTROL DE TIEMPOS USADO EN LOS
PIC16X8X...............................................................................................45
FIGURA 2.5.3. ESQUEMA GENERAL DEL FUNCIONAMIENTO DEL TMR0.
.................................................................................................................47
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FIGURA 2.5.1.1. MAPEO DE BITS DEL REGISTRO OPTION.............................................................48
FIGURA 2.6.1.1. MAPEO DE MEMORIA EEPROM DEL PIC16F84.................................................51
FIGURA 2.6.2.1. UBICACIÓN DE LOS REGISTROS EEDATA, EEADR, EECON1 Y EECON2........52
FIGURA 2.6.2.2. BITS CORRESPONDIENTES AL REGISTRO EECON1.................................................53
FIGURA 2.7.1. LOCALIZACIÓN DEL VECTOR DE INTERRUPCIÓN..........................................................57
FIGURA 2.7.2. ORGANIGRAMA DEL DESARROLLO DE UNA INTERRUPCIÓN, TENIENDO EN CUENTA EL PAPEL
DEL BIT GIE...............................................................................................59
FIGURA 2.7.2.1. BITS QUE CONFORMAN EL REGISTRO INTCON.....................................................61
FIGURA 2.7.2.2. LÓGICA DE CONTROL PARA LA GENERACIÓN DE UNA INTERRUPCIÓN EN LOS PIC16X8X
.................................................................................................................63
FIGURA 2.7.4.1. DIAGRAMA A BLOQUES DE LA INTERRUPCIÓN POR DESBORDAMIENTO DEL TMR0........66
FIGURA 2.7.5.1. ESTRUCTURA Y CONEXIONADO DEL TECLADO MATRICIAL A LOS PINES DEL PUERTO B
DEL PIC....................................................................................................67
FIGURA 2.8.1. DIAGRAMA A BLOQUES DE LA OPERACIÓN DEL PERRO GUARDIÁN (WDT)....................71
FIGURA 2.9.1. DIAGRAMA DE CONEXIÓN PARA CONTROLAR EL RESET DEL PIC...................................71
FIGURA 2.9.2. EL DIODO IMPIDE QUE CIRCULE CORRIENTE DEL POSITIVO AL INTERIOR DEL
MICROCONTROLADOR ...................................................................................72
FIGURA 2.9.2.1. DIAGRAMA SIMPLIFICADO A BLOQUES DEL RESET...................................................74
FIGURA 2.9.4.1. CIRCUITO AUXILIAR DE RESET.............................................................................75
FIGURA 2.10.2.1. CRONOGRAMA DEL DESPERTAR DEL PIC AL PRODUCIRSE UNA INTERRUPCIÓN............79
FIGURA 2.11.1.1. OSCILADOR DE TIPO RC..................................................................................81
FIGURA 2.11.2.1. OSCILADOR DE TIPO HS, XT Ó LP...................................................................81
FIGURA 2.11.2.2. ENTRADA DE RELOJ EXTERNA (CONFIGURACIÓN DE OSCILADOR HS, XT O LP).......82
FIGURA 2.11.4.1. CIRCUITO TÍPICO PARA EL OSCILADOR XT...........................................................83
FIGURA 2.11.6.1.1. OSCILADOR DE CRISTAL Y RESONANCIA EN PARALELO.........................................84
FIGURA 2.11.6.2.1. OSCILADOR DE CRISTAL Y RESONANCIA EN SERIE...............................................85
FIGURA 2.12.1. ESTRUCTURA INTERNA DE LA PALABRA DE CONFIGURACIÓN.......................................85
FIGURA 2.13.1. PALABRAS DE IDENTIFICACIÓN. SOLO SON VALIDOS LOS 4 BITS DE MENOS PESO............87
FIGURA 2.14.1. SE RESALTAN LOS CINCO PINES DEL PIC16F84 QUE SOPORTAN LAS TRES FUNCIONES
PRINCIPALES: ALIMENTACIÓN, FRECUENCIA DE REFERENCIA Y RESET.....................88
FIGURA 3.1.1.1. MENSAJE DE BIENVENIDA A LA INSTALACIÓN DEL MPLAB....................................97
FIGURA 3.1.1.2. TÉRMINOS Y CONDICIONES IMPUESTAS POR MICROCHIP............................................98
FIGURA 3.1.1.3. SELECCIÓN DE LOS MÓDULOS DEL MPLAB........................................................99
FIGURA 3.1.1.4. SELECCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL LENGUAJE MPLAB.................................100
FIGURA 3.1.1.5. SELECCIÓN DEL DIRECTORIO DE INSTALACIÓN.......................................................101
FIGURA 3.1.1.6. ICONO DEL MPLAB......................................................................................101
FIGURA 3.1.1.7. ASPECTO DE LA APLICACIÓN MPLAB...............................................................102
FIGURA 3.1.2.1. CONFIGURACIÓN DEL MODO DE DESARROLLO.......................................................103
FIGURA 3.1.2.2. CREACIÓN DE UN NUEVO PROYECTO...................................................................104
FIGURA 3.1.2.3. VENTANA DE EDICIÓN PARA EL PROGRAMA..........................................................104
FIGURA 3.1.2.4. CUADRO DE DIÁLOGO PARA GUARDAR UN ARCHIVO...............................................106
FIGURA 3.1.2.5. INCORPORACIÓN DE UN ARCHIVO A UN PROYECTO.................................................106
FIGURA 3.1.2.6. CUADRO DE DIÁLOGO “ADD NODE”..................................................................107
FIGURA 3.1.2.7. ADICIÓN DE UN ARCHIVO AL PROYECTO..............................................................107
FIGURA 3.1.3.1. COMPILACIÓN DE UN PROGRAMA........................................................................108
FIGURA 3.1.3.2. VENTANA QUE INDICA UNA CORRECTA COMPILACIÓN.............................................109
FIGURA 3.1.3.3. VENTANA QUE MUESTRA EL CÓDIGO CORRESPONDIENTE A LA MEMORIA DE PROGRAMA109
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FIGURA 3.1.4.1. CONFIGURACIÓN DEL OSCILADOR Y LA FRECUENCIA DE OPERACIÓN. .........................110
FIGURA 3.1.4.2. CONFIGURACIÓN DEL PERRO GUARDIÁN.............................................................111
FIGURA 3.1.4.3. VENTANAS ÚTILES AL REALIZAR SIMULACIONES....................................................112
FIGURA 3.1.4.4. VENTANA DE LA MEMORIA DE DATOS EEPROM.................................................113
FIGURA 3.1.4.5. VENTANA DE LISTADO......................................................................................113
FIGURA 3.1.4.6. MODIFICACIÓN DEL VALOR DE UN REGISTRO........................................................115
FIGURA 4.1.1.1. DIAGRAMA ELÉCTRICO DEL PROGRAMADOR NOPPP.............................................117
FIGURA 4.1.1.2. DIAGRAMA DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN SUGERIDA PARA EL NOPPP................117
FIGURA 4.1.3.1. PALABRA DE CONFIGURACIÓN DEL PIC16F84 COMPUESTA POR CINCO BITS.............119
FIGURA 4.1.3.2. ASPECTO FÍSICO DEL PROGRAMADOR NOPPP......................................................120
FIGURA 4.2.1.1. ICONO CORRESPONDIENTE AL ARCHIVO DE INSTALACIÓN DEL PONYPROG2000..........121
FIGURA 4.2.1.2. BIENVENIDA AL PROCESO DE INSTALACIÓN...........................................................122
FIGURA 4.2.1.3. SELECCIÓN DE LA RUTA DE INSTALACIÓN.............................................................123
FIGURA 4.2.1.4. ACCESO DIRECTO AL PONYPROG2000...............................................................123
FIGURA 4.2.1.5. VENTANA PRINCIPAL DEL PONYPROG2000.........................................................124
FIGURA 4.2.1.6. CONFIGURACIÓN DEL PUERTO............................................................................125
FIGURA 4.2.1.7. CALIBRACIÓN DEL TEMPORIZADOR DEL BUS SERIAL...............................................125
FIGURA 4.2.1.8. FINALIZACIÓN DE LA CALIBRACIÓN.....................................................................126
FIGURA 4.2.1.9. SELECCIÓN DEL TIPO DE DISPOSITIVO..................................................................126
FIGURA 4.2.2.1. DIAGRAMA ELÉCTRICO DEL PONYPROG 2000.....................................................128
FIGURA 4.1.3.1. PROCESO DE LECTURA DEL PIC........................................................................129
FIGURA 4.2.4.1. LECTURA DE LA PALABRA DE CONFIGURACIÓN......................................................129
FIGURA 4.2.5.1. SELECCIÓN DEL PROGRAMA A GRABAR EN EL PIC................................................130
FIGURA 4.2.5.2. ADVERTENCIA AL ESCRIBIR EN EL PIC...............................................................131
FIGURA 4.2.5.3. PROCESO DE ESCRITURA...................................................................................131
FIGURA 4.2.6.1. ESCRITURA DE LOS FUSIBLES DEL MICROCONTROLADOR.........................................132
FIGURA 4.2.7.1. MENSAJES QUE INDICAN LA ELIMINACIÓN DE LA INFORMACIÓN CONTENIDA EN EL PIC.
...............................................................................................................133
FIGURA 5.1.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 1.............................................................134
FIGURA 5.1.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN PARA LA PRÁCTICA 1....................................................137
FIGURA 5.2.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 2.............................................................139
FIGURA 5.2.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN PARA LA PRÁCTICA 2....................................................143
FIGURA 5.3.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 3.............................................................145
FIGURA 5.3.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN PARA LA PRÁCTICA 3....................................................149
FIGURA 5.4.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 4.............................................................151
FIGURA 5.4.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN PARA LA PRÁCTICA 4....................................................156
FIGURA 5.5.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 5.............................................................157
FIGURA 5.5.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN PARA LA PRÁCTICA 5....................................................161
FIGURA 5.6.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 6.............................................................163
FIGURA 5.6.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN PARA LA PRÁCTICA 6....................................................167
FIGURA 5.7.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 7.............................................................169
FIGURA 5.7.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN DE LA PRÁCTICA 7.......................................................173
FIGURA 5.8.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 8.............................................................175
FIGURA 5.8.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN DE LA PRÁCTICA 8.......................................................179
FIGURA 5.9.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 9.............................................................181
FIGURA 5.9.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN PARA LA PRÁCTICA 9....................................................186
FIGURA 5.10.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 10.........................................................189
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FIGURA 5.10.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN PARA LA PRÁCTICA 10. ...............................................194
FIGURA 5.11.3.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRÁCTICA 11. .......................................................196
FIGURA 5.11.5.1. CIRCUITO DE APLICACIÓN PARA LA PRÁCTICA 11................................................200
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LISTA DE TABLAS
TABLA 1.4.1.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS MODELOS PIC12C(F)XXX DE LA GAMA ENANA.................5
TABLA 1.4.2.1. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS MODELOS DE LA GAMA BAJA.............................6
TABLA 1.4.3.1. CARACTERÍSTICAS RELEVANTES DE LOS MODELOS PIC16X8X DE LA GAMA MEDIA........7
TABLA 1.4.4.1 CARACTERÍSTICAS MÁS DESTACADAS DE LOS MODELOS PIC17CXXX DE LA GAMA ALTA 8
TABLA 2.1.1.1. LISTA DE CARACTERÍSTICAS DEL PIC16F8X..........................................................10
TABLA 2.3.2.2.1. ORGANIZACIÓN DETALLADA DE LOS REGISTROS DEL PIC16F84A..........................21
TABLA 2.3.2.3.1 VALOR DE PREESCALA ASIGNADO AL DIVISOR DE FRECUENCIA................................25
TABLA 2.4.2.1. DESCRIPCIÓN DE LAS TERMINALES DEL PUERTO A....................................................38
TABLA 2.4.3. 1. DESCRIPCIÓN DE LAS TERMINALES DEL PUERTO B...................................................42
TABLA 2.5.1.1. DISTRIBUCIÓN Y ASIGNACIÓN DE FUNCIONES DE LOS BITS DEL REGISTRO OPTION......49
TABLA 2.9.1.1. VALORES QUE TOMAN LOS BITS DE LOS REGISTROS SFR TRAS LOS POSIBLES RESET.....73
TABLA 2.9.3.1. LOS BITS Y DEL REGISTRO DE STATUS DETERMINAN LA CAUSA QUE HA ORIGINADO EL
RESET........................................................................................................74
TABLA 2.10.1. CONSECUENCIAS DEL MODO DE REPOSO.................................................................76
TABLA 2.10.1.1. STATUS Y SIGNIFICADO DE LOS SEÑALIZADORES Y ............................................77
TABLA 2.10.2.1. INSTRUCCIONES QUE EJECUTA EL PIC CUANDO “DESPIERTA”
POR UNA INTERRUPCIÓN SEGÚN EL VALOR DE BIT GIE.......................................78
TABLA 2.11.1.1 . VALORES RECOMENDADOS PARA LOS COMPONENTES DEL OSCILADOR RC
CON RESPECTO A LA FRECUENCIA DESEADA.......................................................81
TABLA 2.11.2.1. TABLA DE SELECCIÓN DE CRISTAL Y CAPACITOR.....................................................82
TABLA 2.12.2. COMBINACIONES PARA ELEGIR EL TIPO DE OSCILADOR...............................................86
TABLA 2.15.1.1. CLASIFICACIÓN DE FORMATOS.............................................................................90
TABLA 2.15.2.1. JUEGO DE INSTRUCCIONES DEL PIC16F84A......................................................91
TABLA 2.15.2.1.1. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LAS INSTRUCCIONES DE LOS PIC16X8X .........92
TABLA 2.15.2.2.1. CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES DE LAS DOS INSTRUCCIONES
QUE MANEJAN UN BIT DETERMINADO DE UN REGISTRO........................................93
TABLA 2.15.2.3.1. CARACTERÍSTICAS MÁS RELEVANTES DE LAS CUATRO INSTRUCCIONES CONDICIONALES
DE BRINCO..................................................................................................93
TABLA 2.15.2.4.1. CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES DE LAS INSTRUCCIONES QUE MANEJAN
OPERANDOS INMEDIATOS (K)..........................................................................94
TABLA 2.15.2.5.1. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LAS INSTRUCCIONES DEL CONTROL DEL FLUJO DEL
PROGRAMA Y DE LAS ESPECIALES....................................................................95
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INTRODUCCIÓN
El microcontrolador es uno de los logros más sobresalientes del siglo XX. Hoy en
día, existen casi 15,000 millones de PIC’s de alguna clase en uso. Para la mitad del siglo
próximo, es posible que el microcontrolador típico tenga mayor poder de cómputo que las
supercomputadoras más veloces de hoy.
Actualmente los podemos encontrar en cualquier sitio: microondas, frigoríficos,
coches, aviones, mandos a distancia, radios, televisores, etc.
El objetivo principal de esta guía consiste en que el lector comprenda el
funcionamiento de los microcontroladores y sea capaz de emplearlos en situaciones que
requieren una solución práctica.
Dentro de este manual es posible encontrar información acerca del origen de esta
línea de microcontroladores PIC, así como las diferentes familias que integran la amplia
gama de dispositivos PIC Micro.
Un aspecto fundamental es la explicación clara y explícita de la operación del
microcontrolador PIC16F84A, dispositivo al cual está enfocado este manual y del cual se
tratan temas relacionados con sus características, su arquitectura, la organización de
memoria y los diversos periféricos que posee dicho PIC.
En lo que se refiere a la programación de este dispositivo tan popular, se ha
desarrollado un pequeño tutorial acerca del MPLAB, el cual es el programa compilador y
simulador más popular para este propósito. De la misma forma, para efectos de facilitar la
grabación de un programa en el PIC, se anexó una guía de los grabadores de
microcontroladores NOPPP y PonyProg2000. El primero de ellos consiste en un programa
muy elemental, mientras que el segundo es un software que soporta la programación de
varios dispositivos.
Finalmente, se considera que la práctica es un factor fundamental para la
implementación de sistemas mediante microcontroladores, es por esto que se ha incluido
dentro de esta obra, una sección de prácticas que ayudarán al usuario a familiarizarse con el
manejo del PIC16F84A.
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CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A LOS
MICROCONTROLADORES
1.1 ¿Qué es un microcontrolador?
El microcontrolador se emplea en aplicaciones concretas y no es universal como el
microprocesador.
Un microcontrolador es un circuito integrado que contiene una Unidad Central de
Proceso (CPU) y una serie de recursos internos en un solo encapsulado. El CPU permite
que el microcontrolador pueda ejecutar instrucciones almacenadas en una memoria. Los
recursos internos son memoria RAM, memoria ROM, memoria EEPROM, puerto serie,
puertos de entrada/salida, temporizadores, comparadores, etc. Se puede decir que es una
evolución del microprocesador, al añadirle a este último las funciones que antes era
necesario situar externamente con otros circuitos. El ejemplo típico esta en los puertos de
entrada/salida y en la memoria RAM, en los sistemas con microprocesadores es necesario
desarrollar una lógica de control y unos circuitos para implementar las funciones anteriores,
con un microcontrolador no hace falta porque lo lleva todo incorporado, además en el caso
de tener que ampliar el sistema ya ofrece recursos que facilitan esto. En resumen, un
microcontrolador es un circuito integrado independiente, que no necesita memoria ni
puertos externos pues los lleva en su interior, que facilita la tarea de diseño y reduce el
espacio, traduciéndose todo a una aplicación final más económica y fiable.
1.2 Diferencia entre microcontrolador y microprocesador
En el diseño de un sistema con un microprocesador, además del procesador y
dependiendo del circuito, se requiere de algunos circuitos integrados adicionales, como por
ejemplo: memorias RAM para almacenar los datos temporalmente y memorias ROM para
almacenar el programa que se encargará del proceso del equipo, un circuito integrado para
los puertos de entrada y salida y finalmente un decodificador de direcciones.
Un microcontrolador es un solo circuito integrado que contiene todos los elementos
electrónicos que se utilizaban para hacer funcionar un sistema basado con un
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microprocesador; es decir contiene en un solo integrado la Unidad de Proceso, la memoria
RAM, memoria ROM, puertos de entrada, salida y otros periféricos.
1.3 Historia de los microcontroladores
En 1965 GI formó una división de microelectrónica, destinada a generar las
primeras arquitecturas viables de memoria EPROM y EEPROM. De forma complementaria
GI Microelectronics División fue también responsable de desarrollar una amplia variedad
de funciones digitales y analógicas en las familias AY3-xxxx y AY5-xxxx.
GI también creó un microprocesador de 16 bit, denominado CP1600, a principios de
los 70’s. Este fue un microprocesador razonable, pero no particularmente bueno manejando
puertos de e/s. Alrededor del año 1975 GI diseño un controlador de interfase periférico
(PIC) para algunas aplicaciones muy específicas. Fue diseñado para ser muy rápido,
además de ser un controlador de e/s para una máquina de 16 bits pero sin necesitar una gran
cantidad de funcionalidades, por lo que su lista de instrucciones fue pequeña.
No es de extrañar que la estructura diseñada en 1975 es, sustancialmente, la
arquitectura del actual PIC16C5x. Además, la versión de 1975 fue fabricada con tecnología
NMOS y sólo estaba disponible en versiones de ROM de máscara, pero seguía siendo un
buen pequeño microcontrolador. El mercado, no obstante, no pensó así y el PIC quedó
reducido a ser empleado únicamente por grandes fabricantes.
Durante los 80’s, GI renovó su apariencia y se reestructuró, centrando su trabajo en
sus principales actividades, semiconductores de potencia esencialmente, lo cual siguen
haciendo actualmente con bastante éxito. GI Microelectronics Division cambió a GI
Microelectronics Inc (una especie de subsidiaria), la cual fue finalmente vendida en 1985 a
Venture Capital Investors, incluyendo la fábrica en Chandler, Arizona. La gente de Ventura
realizó una profunda revisión de los productos en la compañía, desechando la mayoría de
los componentes AY3, AY5 y otra serie de cosas, dejando sólo el negocio de los PIC y de
las memorias EEPROM y EPROM. Se tomó la decisión de comenzar una nueva compañía,
denominada Arizona Microchip Technology, tomando como elemento diferenciador sus
controladores integrados.
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Como parte de esta estrategia, la familia NMOS PIC165x fue rediseñada para
emplear algo que la misma compañía fabricaba bastante bien, memoria EPROM. De esta
forma nació el concepto de basarse en tecnología CMOS, OTP y memoria de programación
EPROM, naciendo la familia PIC16C5x.
Actualmente Microchip ha realizado un gran número de mejoras a la arquitectura
original, adaptándola a las actuales tecnologías y al bajo costo de los semiconductores.
1.4 Familias de microcontroladores
1.4.1 PIC12CXXX Familia pequeña (Gama enana)
La familia de la gama enana consiste en un grupo de microcontroladores PIC de
reciente aparición que ha acaparado la atención del mercado. Su principal característica es
su tamaño, ya que todos los integrantes de esta familia poseen 8 pines. Consumen menos de
2mA cuando trabajan a 5V y 4MHz, además de trabajar con alimentación de corriente
continua comprendida entre 2.5V y 5.5V. El formato de sus instrucciones puede ser de 12 o
14 bits y su repertorio es de 33 o 35 instrucciones, respectivamente. En la figura 1.4.1.1 se
muestra el diagrama de conexiones de los microcontroladores PIC12C508 y PIC12C509,
pertenecientes a la familia pequeña. En la tabla 1.4.1.1 se muestran las características de
algunos microcontroladores que forman parte de la gama enana.
Figura 1.4.1.1 Diagrama de conexiones de los PIC12CXXX de la gama enana.
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Tabla 1.4.1.1 Características de los modelos PIC12C(F)XXX de la gama enana
MODELO
PIC12C508
PIC12C509
PIC12C670
PIC12C671
PIC12C672
PIC12C680
PIC12C681
MEMORIA
MEMORIA FRECUENCIA LÍNEAS
PROGRAMA
DATOS
MÁXIMA
E/S
512x12
25x8
4MHz
6
1024x12
41x8
4MHz
6
512x14
80x8
4MHz
6
1024x14
128x8
4MHz
6
2048x14
128x8
4MHz
6
512x12
80x8
4MHz
6
FLASH
16x8 EPROM
1024x14
80x8
4MHz
6
FLASH
16x8 EPROM
ADC
8 BITS
TEMPORIZADORES PINES
2
4
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
8
8
8
8
8
4
TMR0 + WDT
8
TMR0 + WDT
8
1.4.2 PIC16C5X Familia base (Gama baja o básica)
La familia 16C5X se consolidó como la base en el desarrollo de nuevas tecnologías
ofreciendo la solución costeable más efectiva. Estos microcontroladores cuentan con un
conjunto de instrucciones de 12 bits de ancho, 33 instrucciones, 2 niveles de acumulador,
sin interrupciones. En algunos casos la memoria es del tipo ROM, definida en fábrica y se
ofrecen en empaquetados de 18, 20 y 22 pines. En opciones de empaquetado SOIC o SSOP.
Con bajo voltaje de operación hasta de 2 volt, hacen de esta familia un elemento ideal para
ser operado en aplicaciones con baterías. En la figura 1.4.2.1 se muestra el PIC16C54,
microcontrolador perteneciente a la familia base. En la tabla 1.4.2.1 se muestran las
características de algunos microcontroladores que forman parte de la gama baja.
Figura 1.4.2.1. Diagrama de conexiones de los PIC de la gama baja que responden a la nomenclatura
PIC16C54/56
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Tabla 1.4.2.1. Principales características de los modelos de la gama baja
MODELO
MEMORIA
PROGRAMA
(x12 Bits)
EEPROM
PIC16C52
PIC16C54
PIC16C54A
PIC16CR54A
PIC16C55
PIC16C56
PIC16C57
PIC16CR57B
PIC16C58A
PIC16CR58A
MEMORIA
DATOS
(Bytes)
FRECUENCIA
MÁXIMA
LÍNEAS
E/S
25
25
25
25
24
25
72
72
73
73
4 MHz
20 MHz
20 MHz
20 MHz
20 MHz
20 MHz
20 MHz
20 MHz
20 MHz
20 MHz
4
12
12
12
20
12
20
20
12
12
TEMPORIZADORES PINES
ROM
384
512
512
512
512
1K
2K
2K
2K
2K
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
18
18
18
18
28
18
28
28
18
18
1.4.3 PIC16CXXX Familia de rango medio (Gama media)
La familia de rango medio ofrece un amplio rango de opciones, desde
empaquetados de 18 hasta 44 pines, así como un alto nivel de integración de periféricos.
Esta familia cuenta con un conjunto de instrucciones de 14 bits de ancho, 35 instrucciones,
8 niveles de acumulador. El PIC16C84 posee memoria EEPROM. y la capacidad de
manejar interrupciones. En la figura 1.4.3.1 se muestra el PIC16C745, microcontrolador
perteneciente a la familia base. En la tabla 1.4.3.1 se muestran las características de algunos
microcontroladores que forman parte de la gama media.
Figura 1.4.3.1. Diagrama de conexiones de los PIC16C8X, modelos representativos de la gama media.
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Tabla 1.4.3.1. Características relevantes de los modelos PIC16X8X de la gama media.
MODELO
PIC16C84
PIC16F84
PIC16F83
PIC16CR84
PIC16CR83
MEMORIA
PROGRAMA
1Kx14 EEPROM
1Kx14 FLASH
512x14 FLASH
1Kx14 ROM
512x14 ROM
MEMORIA
DATOS (Bytes)
RAM
EEPROM
36
68
36
68
36
64
64
64
64
64
REGISTROS
ESPECÍFICOS
TEMPORIZADORES
INTERRUPCIONES
11
11
11
11
11
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
TMR0 + WDT
4
4
4
4
4
E/S PINES
13
13
13
13
13
18
18
18
18
18
1.4.4 PIC 17CXX Familia de rango alto (Gama alta)
Esta familia de alto rendimiento ofrece la mas alta velocidad de ejecución de todos
los microcontroladores de 8 bits de la industria. Utilizando una arquitectura de
instrucciones de 16 bits , 55 instrucciones, 16 niveles de acumulador. Mejora el conjunto de
instrucciones y las capacidades de interrupción. A menos que se indique, la memoria es del
tipo EPROM.
Adicionalmente existen otras familias derivadas, como los PIC16Fxx que emplean
memoria del tipo FLASH. Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se
puede escribir y borrar en circuito al igual que las EEPROM, pero suelen disponer de
mayor capacidad que estas últimas. El borrado sólo es posible con bloques completos y no
se pueden realizar sobre posiciones concretas.
En la figura 1.4.4.1 se muestra el diagrama de conexiones de los PIC17C75X,
microcontroladores pertenecientes a la familia de rango alto. En la tabla 1.4.4.1 se muestran
las características de algunos microcontroladores que forman parte de la gama alta.
Figura 1.4.4.1 Diagrama de conexiones de los PIC de la gama alta que corresponden a la nomenclatura
PIC17C75X
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Tabla 1.4.4.1 Características más destacadas de los modelos PIC17CXXX de la gama alta
MODELO
PIC17C42A
PIC17C43
PIC17C44
PIC17C752
PIC17C756
MEMORIA
PROGRAMA
MEMORIA
DATOS
RAM
(Bytes)
REGISTROS
ESPECÍFICOS
TEMPORIZADORES
CAP
PWM
CAD
10 bit
INTERRUPCIONES
E/S
MULTIPLICADOR
HARDWARE
2Kx16
232
48
4 + WDT
2
2
11
33
4Kx16
454
48
4 + WDT
2
2
11
33
8Kx16
454
48
4 + WDT
2
2
11
33
8Kx16
454
76
4 + WDT
4
3
12
18
50
16Kx16
902
76
4 + WDT
4
3
12
18
50
CAP= Capturador; PWM= Modulador por ancho de pulso; CAD= Convertidor Análogo/Digital
8x8
8x8
8x8
8x8
8x8
PINES
40/44
40/44
40/44
64/68
64/68
8
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CAPÍTULO 2. CARACTERÍSTICAS DEL PIC16F84A
2.1 Generalidades del PIC16F84A
2.1.1 Descripción general del PIC16F84A
El PIC16F84 al igual que la versión mejorada de mayor velocidad PIC16F84A
pertenecen a la familia de microcontroladores de 8 bits PIC16CXX, los cuales son de bajo
costo, alto rendimiento y CMOS. Este grupo contiene los siguientes dispositivos:
•
PIC16F83
•
PIC16F84
•
PIC16F84A
•
PIC16CR83
•
PIC16CR84
Todos los microcontrollers de PICmicro™ emplean una avanzada Arquitectura
RISC (Computadores de Juego de Instrucciones Reducido). Los dispositivos PIC16F8X
han reforzado características principales, pila profunda de ocho niveles y múltiples fuentes
de interrupción internas y externas.
La separación del bus de instrucciones y del bus de datos en la arquitectura Harvard
da lugar a un ancho de la palabra de instrucción de 14 bits, con un bus de datos separado de
8 bits de ancho.
Los dos conductos de fase de instrucción permite que todas las
instrucciones se ejecuten en un solo ciclo, excepto por los saltos del programa, los cuales
requieren dos ciclos.
Un total de 35 instrucciones (Juego de instrucciones reducido) están disponibles.
Adicionalmente un set del registro largo es usado para lograr un nivel de alto rendimiento.
Los microcontroladores PIC16F8x típicamente logran una compresión de código de
2:1 y un incremento de 4:1 en la mejora de velocidad (a 20 MHz) sobre otros
microcontroladores de 8 bits de su misma clase.
En la tabla 2.1.1.1 se muestran las características principales de la serie de
microcontroladores PIC16F8x.
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Los microcontroladores PIC16F8x poseen 68 bytes de RAM, 64 bytes de memoria
de datos EEPROM y 13 pines de entrada / Salida. También está disponible un contador /
temporizador.
La familia PIC16CXX tiene características especiales para reducir los componentes
externos, reduciendo así el costo, reforzando la confiabilidad del sistema y reduciendo el
consumo de energía.
Hay cuatro opciones del oscilador, de los cuales el oscilador RC mediante un solo
pin, proporciona una solución de bajo costo, el oscilador LP reduce el consumo de energía,
el oscilador XT es un cristal estándar y el oscilador HS se refiere a cristales de alta
velocidad.
El modo SLEEP (Bajo de consumo de corriente) ofrece un ahorro de energía.
El usuario puede despertar al chip del modo SLEEP a través de varias interrupciones
internas y externas para reestablecer su funcionamiento.
Un confiable temporizador de perro guardián (WDT) está integrado en el chip, así
como su propio oscilador RC proporciona protección cuando el programa ha sido ciclado.
Los dispositivos con memoria de programa Flash permite que el mismo dispositivo
pueda ser usado como prototipo y como elemento de producción.
La gran capacidad de reprogramar el código del circuito permite su actualización
sin que el dispositivo sea removido de su aplicación final.
Tabla 2.1.1.1. Lista de características del PIC16F8x
Máxima frecuencia de
operación MHz
Memoria de programa Flash
Memoria de programa
EEPROM
Memoria de programa ROM
Memoria de datos (bytes)
EEPROM de datos (bytes)
Módulos Temporizadores
Fuentes de interrupción
Pines de I/O
Rangos de Voltaje (Volts)
Empaques
PIC16F83
PIC16CR83
PIC16F84
PIC16CR84 PIC16F84A
10
10
10
10
20
512
-
1K
-
IK
-
-
-
-
-
512
1K
36
36
68
68
68
64
64
64
64
64
TMRO
TMRO
TMRO
TMRO
TMRO
4
4
4
4
4
13
13
13
13
13
4.0-6.0
2.0-6.0
4.0-6.0
2.0-6.0
4.0-6.0
Dip 18-pin, Dip 18-pin, Dip 18-pin, Dip 18-pin, Dip 18-pin,
SOIC
SOIC
SOIC
SOIC
SOIC
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Esto es muy útil en situaciones, donde el dispositivo es difícilmente accesible.
También es útil en aplicaciones remotas donde el código necesita ser actualizado.
El PIC16F8x encaja perfectamente en rangos de aplicaciones donde se requiere
controlar pequeños motores, en la utilización de censores remotos de baja potencia, cerrojos
electrónicos y pequeñas tarjetas con dispositivos de seguridad.
La tecnología Flash/EEPROM optimiza los programas de aplicación (transmisión de
códigos, velocidad de motores, receptor de frecuencias, códigos de seguridad, etc. )
volviéndolos extremadamente rápidos y convenientes.
Los pequeños empaques hacen perfectos a esta serie de microcontroladores para
todas las aplicaciones con limitaciones de espacio.
Bajo costo, bajo consumo de energía, alto rendimiento, fácil de usar y flexibilidad
en las entradas/salidas, hacen muy versátil al PIC16F8x en áreas donde no se habían
considerado los microcontroladores (funciones de temporizador, comunicación serie,
capturadores, comparadores, moduladores por ancho de pulso, y aplicaciones como
procesador).
La medida de programación serial en el sistema (por medio de dos pines), ofrece
flexibilidad en la optimización del producto después de haber sido ensamblado y probado.
Esta característica puede ser usada para agregar un número de serie a un producto,
una calibración o reestablecimiento de datos o programar el dispositivo con la firma de
software correspondiente antes de enviarlo.
El diagrama de pines del microcontrolador PIC16F84 se puede apreciar en la figura
2.1.1.1.
Figura 2.1.1.1. Diagrama de pines del PIC16F84
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2.1.2 Características de la estructura RISC del CPU.
Las características de la estructura RISC del CPU son las siguientes:
• Solo 35 sencillas instrucciones para aprender.
• Todas las instrucciones son de un ciclo, excepto los saltos de programa que son
de dos ciclos.
• Velocidad: 20MHz (0.2us por instrucción)
• Memoria de programa de 1024 palabras
• Memoria RAM de 68 bytes
• Memoria EEPROM de 64 Bytes
• Palabras de instrucción de 14 bits de ancho
• Bytes de datos de 8 bits de ancho
• 15 registros de función especial en el hardware
• Pila de hardware de 8 niveles de profundidad
• Modos de direccionamiento directo e indirecto
• Cuatro fuentes de interrupción:
- Pin externo de RB0/INT
- Temporizador TMR0 de sobreflujo
- Interrupción en cambio PORTB <RB7:RB4>
- Escritura completa de la memoria EEPROM
2.1.3 Características de los periféricos
• 13 pines de entrada / salida con control individual de dirección
• Fuente / sumidero de alta corriente para controlador directo de LED.
-
Sumidero de 25mA máximo por pin.
-
Fuente de 25mA máximo por pin.
-
Temporizador/ contador de 8 bits TMR0 con escala programable de 8
bits.
12
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2.2 Arquitectura del PIC16F84A
El alto desempeño de la familia PIC16CXX puede ser atribuido a un número de
características comúnmente encontradas en un microprocesador RISC. Los PIC16CXX
incluyendo el PIC16F84 usan una arquitectura Harvard. Esta arquitectura tiene la memoria
de programa y la de datos en forma separada. Así el dispositivo tiene un bus de memoria de
programa y un bus de memoria de datos. La arquitectura Harvard presenta muchas ventajas
sobre la tradicional arquitectura Von Neumann, donde el programa y los datos se sacan de
la misma memoria (acceso sobre el mismo bus). Separando la memoria de programa y la
memoria de datos permite instrucciones de un tamaño de palabra mayor de 8 bits. La
memoria de programa tiene 1K posiciones de 14 bits cada una (1K x 14). La mayor parte
de sus instrucciones se ejecutan en un ciclo de reloj excepto las instrucciones de salto. Otra
aportación frecuente que aumenta el rendimiento del computador es el fomento del
paralelismo implícito, que consiste en la segmentación del procesador (pipe-line),
descomponiéndolo en etapas para poder procesar una instrucción diferente en cada una de
ellas y trabajar con varias a la vez. El PIC16F84 contiene una ALU de 8 bits de trabajo. Un
diagrama a bloques simplificado para el PIC16F84 se muestra en la figura 2.2.2.1.
2.2.1 ALU (Unidad Lógica Aritmética)
La ALU es una unidad aritmética de propósito general. Realiza operaciones
aritméticas y booleanas entre registros. La ALU es de 8 bits de ancho y capaz de realizar
suma, substracción y operaciones lógicas entre registro de propósito especifico, registro de
propósito general y el registro de trabajo W. Dependiendo de la instrucción a ejecutar, la
ALU puede afectar los valores de acarreo o “carry” (C), el acarreo de dígito o “digit carry”
(DC), y Cero (Z) estos bits forman parte del registro ESTADO (STATUS) y son también
llamados banderas o señalizadores.
2.2.2 Registro W
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El registro de trabajo W es de 8 bits y es usado para las operaciones de la ALU. No
es un registro que tenga una dirección especifica. Se accede a él mediante las instrucciones
o mnemónicos que involucran la utilización de este registro.
Figura 2.2.2.1. Arquitectura interna del PIC16F84A
2.2.3 Memoria de programa
La memoria de programa del PIC16F84 es de tipo Flash de un tamaño de 1K x 14.
Por sus mejores prestaciones, la memoria Flash está sustituyendo a la memoria EEPROM
para contener instrucciones. De esta forma, Microchip comercializa dos microcontroladores
prácticamente iguales que sólo se diferencian en que la memoria de programa de uno de
ellos es tipo EEPROM y la del otro tipo Flash. Se trata del PIC16C84 y el PIC16F84,
respectivamente.
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2.2.4 Frecuencia de funcionamiento
La frecuencia de trabajo del microcontrolador es un parámetro fundamental a la
hora de establecer la velocidad en la ejecución de instrucciones y el consumo de energía.
Cuando un PIC16X8X funciona a 10 MHz, que es su máxima frecuencia, le
corresponde un ciclo de instrucción de 400ns, puesto que cada instrucción tarda en
ejecutarse cuatro periodos de reloj, o sea, 4 x 100ns = 400ns. Todas las instrucciones del
PIC se realizan en un ciclo de instrucción, menos las de salto, que tardan el doble.
Los impulsos de reloj entran por la terminal OSC1/CLKIN y se dividen por 4
internamente, dando lugar a las señales Q1, Q2, Q3 y Q4, mostradas en la Figura 2.2.4.1.
Durante un ciclo de instrucción, que comprende las 4 señales mencionadas, se desarrollan
las siguientes operaciones.
Q1: Durante este pulso se incrementa el Contador de Programa.
Q4: Durante este pulso se busca el código de la instrucción en la memoria del
programa y se carga en el registro de Instrucciones.
Q2-Q3: Durante la activación de estas dos señales se produce la decodificación y la
ejecución de la instrucción.
Para conseguir ejecutar cada instrucción en un ciclo de instrucción (excepto las de
salto, que tardan dos) se aplica la técnica de la segmentación o «Pipe-line», que consiste en
realizar en paralelo las dos fases que comprende cada instrucción.
En realidad cada instrucción se ejecuta en dos ciclos: en el primero se lleva a cabo
la fase de búsqueda del código de la instrucción en la memoria del programa y en el
segundo se decodifica y se ejecuta (fase de ejecución). La estructura segmentada del
procesador permite realizar al mismo tiempo la fase de ejecución de una instrucción y la de
búsqueda de la siguiente. Cuando la instrucción ejecutada corresponde a un salto no se
conoce cuál será la siguiente hasta que se complete, por eso en esta situación se sustituye la
fase de búsqueda de la siguiente instrucción por un ciclo «vacío», originando que las
instrucciones de salto tarden en realizarse dos ciclos de instrucción, como se puede apreciar
en la figura 2.2.4.2.
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Figura 2.2.4.1 Los impulsos del reloj externo (OSC1) se dividen por 4 formando las señales Q1, Q2, Q3 y Q4,
que configuran un ciclo de instrucción.
La técnica de la segmentación unida a la arquitectura Harvard del procesador
permite al PIC16F84 supera la velocidad de sus competidores directos. Así, por ejemplo, es
1.54 veces más rápido que el microcontrolador de motorola 68HC05 cuando ambos
funcionan a la misma frecuencia de 4 MHz.
Figura 2.2.4.2. La segmentación permite traslapar en el mismo ciclo la fase de ejecución de una instrucción y
la de búsqueda de la siguiente, excepto en las instrucciones de salto
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2.3 Organización de memoria
Hay dos clases de memoria en el PIC16F84. Estas son la memoria de programa y la
memoria de datos. Cada memoria tiene su propio bus, para que el acceso a cada memoria
ocurra durante el mismo ciclo de oscilación.
La memoria de datos puede dividirse en dos tipos de memoria, memoria RAM de
propósito general y en registros de función especial (SFR). El área de memoria de datos
también contiene los datos de memoria EEPROM. Esta memoria no se traza directamente
en la memoria de datos, pero se traza indirectamente. Es decir, un indicador de dirección
indirecto especifica la dirección de la memoria de datos EEPROM al leer/escribir. Los 64
bytes de la memoria de datos de la EEPROM tienen un rango de dirección de 0h-3Fh.
2.3.1 Organización de la memoria de programa
La memoria de programa del PIC16F84 es una memoria de 1 Kbyte de longitud y
con palabras de 14 bits. Como es del tipo Flash se puede programar y borrar eléctricamente,
lo que facilita el desarrollo de los programas y la experimentación. En ella se graba o
almacena, el programa o códigos que el microcontrolador debe ejecutar. Dado que el PIC
16F84 tiene un contador de programa de 13 bits, tiene una capacidad de direccionamiento
de 8K x 14, pero solamente tiene implementado el primer 1K x 14 (0000h hasta 03FFh), tal
como se puede apreciar en la figura 2.3.1.1. Si se direccionan posiciones de memoria
superiores a 3FFh se causará un solapamiento con el espacio del primer 1Kbyte (1K x 14).
Para los PIC16F84 y PIC16CR84, solo el primer 1K x 14 (0000h-03FFh) de
memoria de programa esta físicamente implementado.
El vector de reset está en la posición 0000h y el vector de interrupción esta en la
posición 0004h.
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Figura 2.3.1.1. Organización de la memoria de programa.
2.3.1.1 Vector de reset
Cuando ocurre un reset en el microcontrolador, el contador de programa se pone en
ceros (0000h). Por esta razón, en la primera dirección del programa se debe escribir todo lo
relacionado con la inicialización del mismo.
2.3.1.2 Vector de interrupción
Cuando el microcontrolador recibe una señal de interrupción, el contador de
programa apunta a la dirección 0004h de la memoria de programa, por eso allí se debe
escribir toda la programación necesaria para atender dicha interrupción.
18
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2.3.2 Organización de la memoria de datos
El PIC16F84 puede direccionar 128 posiciones de memoria RAM, pero solo tiene
implementados físicamente las primeros 80 (00h-4Fh en hexadecimal). De estos las
primeras 12 son registros que cumplen un propósito especial (SFR) en el control del
microcontrolador y las 68 siguientes son registros de uso general (GPR) que se pueden usar
para guardar los datos temporales de la tarea que se está ejecutando, justo como se muestra
en la figura 2.3.2.1.
Figura 2.3.2.1. Organización de la memoria RAM del PIC16F84A
SFR: Registros de propósito especifico.
GPR: Registros de propósito general
Los registros están organizados como dos arreglos (bancos) de 128 posiciones de 8
bits cada una (128 x 8); todas las posiciones se pueden acceder directa o indirectamente
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(esta última a través del registro selector FSR). Para seleccionar que banco de registros se
trabaja en un momento determinado se utiliza el bit RP0 del registro ESTADO (STATUS).
Los registros del SFR (Registros de función especial) se localizan en la memoria de
programa de la posición 00h a la posición 0Bh, mientras que, los registros GPR (registros
de propósito general) se localizan de la posición 0Ch a la posición 4Fh.
2.3.2.1 Registros de propósito general (GPR)
También son conocidos como archivos de registro de propósito general (GPR).
Todos los dispositivos PIC’s tienen alguna área de Registros de Propósito General. Cada
GPR es de un ancho de 8 bits y es accedido directamente o indirectamente a través del FSR
Los registro de propósito general (GPR) se utilizan para poder guardar alguna
información o datos de manera temporal, pero como se trata de una memoria de tipo RAM
estática, estos datos se perderán cuando se guarde algún nuevo dato o cuando se corte la
alimentación o al momento de un reset.
2.3.2.2 Registro de propósito especial (SFR)
Los Registros de la Función Especiales son usados por el CPU y periféricos para
controlar el funcionamiento del dispositivo. Estos registros son del tipo RAM estática.
Los registros de función especial (SFR) son registros que ya tienen una función
determinada para el microcontrolador, por este motivo el usuario debe tener cuidado al
utilizarlos, mediante la utilización de estos registros el usuario determinará el
funcionamiento del microcontrolador y los periféricos del mismo.
En la tabla 2.3.2.2.1 se muestra la organización de los registros SFR del
PIC16F84A. Se indica la dirección , el banco, el nombre de registro y cada uno de los bits.
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Tabla 2.3.2.2.1. Organización detallada de los registros del PIC16F84A.
Dir Nombre
Banco 0
00h INDF
01h TMR0
02h PCL
03h STATUS
04h FSR
05h PORTA
06h PORTB
07h
08h EEDATA
09h EEDR
0Ah PCLATH
0Bh INTCON
Banco 1
80h INDF
81h OPTION
82h PCL
83h STATUS
84h FSR
85h TRISA
86h TRISB
87h
88h EECON1
89h EECON2
0Ah PCLATH
0Bh INTCON
Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit 3
Bit 2
Bit 1
Bit 0
Usa el contenido de FSR para el direccionamiento indirecto
Temporizador/contador en tiempo real de 8 bits
Contador de programa de 8 bits (PC)
IRP
RP1
RP0
Z
DC
C
TO
PD
Direccionamiento indirecto de memoria con INDF
RA3
RA2
RA1
RA0


 RA4/T0CK
RB7
RB6
RB5
RB4
RB3
RB2
RB1 RB0/INT
No implementado. Se lee como “0”
Registro de datos de EEPROM
Registro de direcciones de EEPROM
5 bits superiores del PC



GIE
EEIE
T0IE
INTE
RBIE
T0IF INTF
RBIF
Usa el contenido de FSR para el direccionamiento indirecto
T0SE
PSA
PS2
PS1
PS0
RBPU INTEDG T0CS
Direccionamiento indirecto de memoria
IRP
RP1
RP0
Z
DC
C
TO
PD
Direccionamiento indirecto de memoria


 Dato de la dirección del registro PORTA
Dato de la dirección del registro PORTB
No implementado. Se lee como “0”
EEIF
WRERR WREN WR
RD



Registro de control EEPROM (no es un registro físico)


 Buffer de escritura para de 5 bits superiores del PC
GIE
EEIE
T0IE
INTE
RBIE
T0IF INTF
RBIF
2.3.2.3 Registro ESTADO (STATUS) 03h
El registro STATUS se ubica en la posición 03h de la memoria de datos del
PIC16F84. Contiene el estado aritmético de la ALU, la causa del reset y los bits de
preselección de los bancos de memoria de datos. Como con cualquier registro, el registro de
STATUS puede estar destinado para cualquier instrucción.
21
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Los bits Z, DC y C del registro ESTADO, son señalizadores que indican una
operación realizada por la ALU, por ejemplo si el resultado de una operación es cero,
entonces el señalizador de Z se pondrá en alto (1).
Los bits 5 y 6 (RP0 y RP1) son los bits de selección de banco para el
direccionamiento directo de la memoria de datos; solamente RP0 se usa en los PIC16F84.
RP1 se puede utilizar como un bit de propósito general de lectura/escritura.
Los bits TO y PD no se pueden modificar por un proceso de escritura, ya que solo
muestran la condición por la cual se ocasiona el último reset.
Por ejemplo: CLRF STATUS limpiará los tres bits superiores del registro ESTADO
y pondrá en uno el bit Z. Esto dejara el registro de ESTADO como 000u u1uu (donde
u=inalterado).
Sólo las instrucciones BCF, BSF, SWAPF MOVLW, MOVF y MOVWF pueden
usarse para alterar el registro ESTADO.
Los bits IRP y RP1 (ESTADO <7:6>) no son usados por los PIC16F8X y deben ser
programados como cero. El uso de estos bits como bits de propósito general no se
recomienda, debido a que esto puede afectar la compatibilidad con futuros productos.
El registro ESTADO (STATUS) se ubica en la dirección 03H del banco 0 y en la
dirección 83h del banco 1 de la memoria de datos en la SFR (registros de propósito
especifico).
Figura 2.3.2.3.1. Dirección y mapeo de bits del registro ESTADO (STATUS)
22
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A continuación se describen los bits del registro ESTADO que se muestran
en la figura 2.3.2.3.1.
IRP: bit de selección de banco (usado para direccionamiento indirecto).
0 = Banco 0, 1 (00h - FFh)
1 = Banco 2, 3 (100h - 1FFh )
Este bit no se utiliza efectivamente en el PIC16F84, debe programarse como 0.
RP1: RP0: Selector de banco (usado para direccionamiento directo).
00 = Banco 0 (00h - 7Fh)
01 = Banco 1 (80h - FFh)
10 = Banco 2 (100h - 17Fh)
11 = Banco 3 (180h - 1FFh)
Solamente RP0 se utiliza en el PIC16F84, RP1 se debe programar como cero.
TO : Time Out (Bit de finalización del temporizador)
1 = después de energizarse, de instrucción CLRWDT, o instrucción SLEEP
0 = Cuando el circuito de vigilancia Watchdog finaliza la temporización
PD : Power-down (Bit de bajo consumo)
1 = Se pone automáticamente en 1 después de la conexión de la alimentación al
microcontrolador o al ejecutar la instrucción clrwdt.
0 = Se pone automáticamente en 0 mediante la ejecución de la instrucción sleep.
Z: Zero (Bit de cero)
1 = El resultado de una operación lógica o aritmética es cero.
0 = El resultado de una operación lógica o aritmética no es cero.
DC: Digit Carry/Borrow (Bit de acarreo de dígito)
1 = En operaciones aritméticas se activa cuando hay acarreo entre el bit 3 y 4
0 = No hay acarreo entre el bit 3 y 4
C: Carry (bit de acarreo)
1 = Indica que se ha producido un acarreo en el bit de más peso del resultado al
ejecutar las instrucciones de ADDWF y ADDLW.
0= No se ha producido acarreo.
Registro OPTION (dirección 81h)
El registro OPTION es un registro legible y escribible que contiene varios bits para
configurar: los temporizadores TMR0/WDT, las interrupciones INT y TMR0 y la
activación de las resistencias de pull-ups del puerto B, además de asignar el valor de
preescala con la que va actuar el Temporizador asignado .
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Figura 2.3.2.3.2. Dirección y mapeo de bits del registro OPTION y TMR0
A continuación se describen los bits del registro OPTION/TMR0 que se muestran
en la figura 2.3.2.3.2.
RBPU: Resistencia Pull-Up Puerto B
1 = Desactivadas
0 = Activadas
INTEDG: Flanco activo interrupción externa
1 = Flanco ascendente
0 = Flanco descendente
TOCS: Tipo de reloj para el TMR0
1 = Pulsos introducidos a través de T0CKl (contador)
0 = Pulsos de reloj interno Fosc/4 (temporizador)
TOSE: Tipo de flanco en TOCKl
1 = Incremento de TMR0 cada flanco descendente
0 = Incremento de TMR0 cada flanco ascendente
PSA: Asignación del Divisor de frecuencia
1 = El Divisor de frecuencia se le asigna al WDT
0 = El Divisor de frecuencia se le asigna al TMR0
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PS2-PS0: Prescaler Value (Valor con el que actúa el Divisor de frecuencia que se
muestra en la tabla 2.3.2.3.1)
Tabla 2.3.2.3.1 Valor de preescala asignado al divisor de frecuencia.
PS2
0
0
0
0
1
1
1
1
PS1
0
0
1
1
0
0
1
1
PS0
0
1
0
1
0
1
0
1
Divisor del TMR0
1:2
1:4
1:8
1 : 16
1 : 32
1 : 64
1 : 128
1 : 256
Divisor del WDT
1:1
1:2
1:4
1:8
1 : 16
1 : 32
1 : 64
1 : 128
2.3.2.4 Registro INTCON
El registro INTCON se localiza en la dirección 0Bh y en la dirección 8Bh de la
memoria de datos de la SFR, es un registro de lectura / escritura que contiene los bits de
habilitación de las fuentes de interrupción. Las banderas de interrupción se ponen en alto
cuando una interrupción ocurre, sin tener en cuenta el estado de su correspondiente bit de
habilitación o el permiso global de interrupciones, GIE (INTCON<7>).
Figura 2.3.2.4.1. Mapeo de bits del registro INTCON.
A continuación se describen los bits del registro INTCON que se muestran en la
figura 2.3.2.4.1.
GIE: Habilitador global de interrupciones (Global Interrupt Enable)
1 = Habilita todas las interrupciones
0 = Deshabilita todas las interrupciones
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EEIE: Habilitación de interrupción por escritura de la EEPROM (EEPROM Write
Interrupt Enable)
1 = Habilita la interrupción EEIE
0 = Deshabilita la interrupción EEIE
TOIE: Habilitación de la interrupción del temporizador TMRO (TMR0 Interrupt
Enable)
1 = Habilita la interrupción TOIE
0 = Deshabilita la interrupción TOIE
INTE: Habilitación de la interrupción INT (INT Interrupt Enable)
1 = Habilita la interrupción INTE
0 = Deshabilita la interrupción INTE
RBIE: Habilitación de la interrupción RBIF (RBIF Interrupt Enable)
1 = Habilita la interrupción RBIE
0 = Deshabilita la interrupción RBIE
TOIF: Bandera de interrupción por sobreflujo del TMR0 (TMR0 Overflow Interrupt
Flag)
1 = Ha ocurrido un sobreflujo en el TMR0 (solo es limpiado por software)
0 = No hay sobreflujo en el TMR0
INTF: Bandera de interrupción INT (RB0/INT Interrupt Flag)
1 = Ha ocurrido la interrupción externa RB0/INT
0 = No hay interrupción externa por RB0/INT
RBIF: Bandera de interrupción por cambio en el puerto B (RBPort Change
Interrupt Flag)
1 = Indica el cambio de estado de los bits RB7:RB4 del puerto B (se limpia
por software)
0 = No hay cambios de estado en los bits RB7:RB4 del puerto B.
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2.3.2.5 Contador de programa (PCL y PCLATH)
El contador de programa es un registro que nos indica la dirección de la instrucción
próxima a ejecutar, este registro se puede leer y escribir, dicho registro se localiza en la
posición 02h del banco 0 y en la 82 del banco 1 de la memoria de datos (RAM).
Al igual que todos los registros específicos que controlan la actividad del
procesador, el Contador de Programa está implementado sobre un par de posiciones de la
memoria RAM. Cuando se escribe el Contador de Programa como resultado de una
operación de la ALU, los 8 bits de menos peso del PC residen en el registro PCL, que se
encuentra también en la posición 2 de los dos bancos de memoria de datos.
Los bits de más peso, PC<12:8>, residen en los 5 bits de menos peso del registro
PCLATH, que ocupa la posición 0Ah de los dos bancos de la memoria RAM. En las
instrucciones GOTO y CALL de la gama media, los 11 bits de menos peso del PC
provienen del código de la instrucción y los otros dos de los bits PCLATH <4:3>, como se
muestra en la figura 2.3.2.5.1.
Figura 2.3.2.5.1 Carga del contador de programa
27
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En la parte superior de la figura 2.3.2.5.1 se muestra cómo se carga el PC cuando
una instrucción deposita en él el resultado que se obtiene de la ALU: en la parte inferior, se
indica la carga del PC en las instrucciones GOTO y CALL.
Con los 11 bits que se cargan en el PC desde el código de las instrucciones GOTO y
CALL se puede direccionar una pagina de 2 K de la memoria. Los bits restantes PC
<12:11> tienen la misión de apuntar una de las 4 páginas del mapa de memoria y en los
modelos de PIC que alcanzan ese tamaño, proceden de PCLATH <4:3>.
La pila es una zona aislada de las memorias de instrucciones y datos. Tiene una
estructura LIFO, en la que el último valor guardado es el primero que sale. Tiene 8 niveles
de profundidad cada uno con 13 bits. Funciona como un «buffer» circular, de manera que el
valor que se obtiene al realizar el noveno «desempilado» (pop) es igual al que se obtuvo en
el primero.
La instrucción CALL y las interrupciones originan la carga del contenido del PC en
el nivel superior o «cima» de la pila. El contenido del nivel superior se saca de la Pila al
ejecutarse las instrucciones RETURN, RETLW y RETFIE. El contenido del registro
PCLATH no es afectado por la entrada o salida de información de la pila.
A diferencia de los PIC de primera generación, el 16F84 ante una condición de reset
inicia el contador de programa con todos sus bits en “cero”. Durante la ejecución normal
del programa, y dado que todas las instrucciones ocupan sólo una posición de memoria, el
contador se incrementa en uno con cada instrucción, a menos que se trate de alguna
instrucción de salto.
2.3.3 Direccionamiento de la memoria de datos RAM
La memoria de datos RAM de los PIC de la gama media está organizada en cuatro
bancos de 128 posiciones con 8 Bits de longitud cada una. En el caso concreto del
PIC16F84 sólo están implementadas las 80 primeras posiciones (00h - 4Fh) de los bancos 0
y 1, como se puede apreciar en la figura 2.3.3.1.
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Figura 2.3.3.1. Mapeo general de bancos de los dispositivos PIC.
Para direccionar una posición de la memoria RAM en un PIC hay que especificar,
en primer lugar, el banco en el que se encuentra y, después, la dirección relativa en el
mismo. Para seleccionar el banco existen dos bits en el registro STATUS del área de la
RAM, que se llaman RP0 y RP1, ocupando las posiciones 5 y 6 de dicho registro. La forma
de direccionar la RAM, es decir, el modo de direccionamiento, puede tomar dos
alternativas: direccionamiento directo y direccionamiento indirecto.
2.3.3.1 Direccionamiento directo
Es la manera de apuntar a la posición de la memoria RAM donde se encuentra el
dato que se busca, se empieza escribiendo en los bits RP0 y RP1 del registro STATUS el
código correspondiente al banco. La dirección relativa dentro del banco está incluida en el
código de la propia instrucción, pues de los 14 bits de longitud, los 7 de menor peso se
reservan para esta labor.
Para cargar el código del banco en los bits RP0 y RP1, existen, un par de
instrucciones muy eficaces, capaces de poner a 1 ó 0 un bit de cualquier registro.
En el PIC16F84 el direccionamiento directo es aún más sencillo, pues la memoria
RAM sólo está implementada sobre los dos primeros bancos, el banco 0 y el banco 1. Esto
supone que con un sólo bit se elija el banco, concretamente el bit usado es el RP0, siendo
indiferente el estado que tenga el bit RP1. Si RP0 = 0, se accede al banco 0 y si RP0 = 1 se
accede al banco 1, como se muestra en la figura 2.3.3.1.1.
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Figura 2.3.3.1.1. Direccionamiento directo en el PIC16F84
2.3.3.2 Direccionamiento indirecto
En los microcontroladores PIC las instrucciones que manejan el direccionamiento
indirecto emplean el registro INDF, que ocupa la dirección 00H de los dos bancos del área
SFR. En realidad el registro INDF no está implementado físicamente, por lo tanto, cuando
se hace referencia a él, en realidad se accede a otro registro específico del área SFR que se
llama FSR. En los 7 bits de menos peso del FSR se encuentra el valor de la dirección
relativa del registro buscado en el banco seleccionado.
La instrucción con modo de direccionamiento indirecto utiliza como registro
operando el INDF, pero el PIC accede al contenido del registro FSR, que ocupa, por
duplicado, la dirección 04h de los dos bancos de la RAM.
No sólo es diferente la forma de obtener los 7 bits de la dirección, sino que en el
modo indirecto también cambia el modo de especificar el banco. En el direccionamiento
directo se usaban los bit RP0 y RP1 para elegir el banco; en el modo indirecto se usa el bit
7, de más peso, del registro FSR (recuerde que los 7 bits de menos peso contenían la
dirección relativa). Como en el PIC16F84 sólo están disponibles los bancos 0 y 1, el bit IRP
del registro STATUS siempre valdrá 0, justo como se observa en la figura 2.3.3.2.1.
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Figura 2.3.3.2.1. Direccionamiento indirecto en los dispositivos PIC.
Si por ejemplo queremos apuntar de forma indirecta la dirección 12h del banco 1 en
un PIC16F84, comenzaremos cargando en FSR el valor 12h (0x12), para los 7 bits de
menos peso y poniendo a 1 el bit 7, de más peso, de dicho registro, para elegir el banco 1.
movlw
bsf
movwf
0x12
w,7
FSR
;Se carga w con 12h
;Se carga a 1 el bit 7 de w
;El valor de w se carga en FSR
Otro ejemplo de direccionamiento indirecto es el siguiente
•
Se tiene cargado el registro 05h con el valor de 10h
•
Se tiene cargado el registro 06h con el valor de 0Ah
•
Cargamos el valor 05h en el registro FSR (FSR = 5)
•
Una lectura del registro INDF regresará un valor de 10h
•
Se incrementa el valor del registro FSR en uno (FSR = 6)
•
Ahora una lectura del registro INDF regresara un valor de 0Ah.
El direccionamiento indirecto es muy utilizado en el manejo de tablas, pues nos
facilita la lectura y la escritura de la misma, dicho procedimiento consiste en cargar el
registro FSR con una valor inicial que nos va a servir de offset para después incrementar o
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decrementar el mismo y de esta manera acceder a una posición específica de memoria.
dicho procedimiento se puede apreciar en el siguiente ejemplo.
Ejemplo: el siguiente programa limpiará las posiciones 20h – 2Ah de la memoria
RAM.
movlw
movwf
clrf
incf
btfss
goto
Next
Continua
0x20
FSR
INDF
FSR
FSR,4
NEXT
;Inicializa el punto
;Se carga FSR con 0x20
;Limpia el registro INDF
;Incrementa el punto
;¿El bit 4 del registro FSR = 1?
;No, limpia la siguiente posición (salto a NEXT)
;Si, continua el programa
2.3.4 La pila
Una pila o stack es un conjunto de registros que guardan información de una forma
determinada, ya que tanto la carga como la descarga es especial. En el caso del PIC16F84
la pila está formada por 8 registros de 13 bits cada uno y dotados de una estructura de
carga/descarga tipo LIFO, que significa “último en entrar, primero en salir”. Cuando se
carga información a la pila siempre se introduce por el nivel 1. Si anteriormente había
información en el nivel 1, se traslada al nivel 2 y lo de éste al nivel 3 y así sucesivamente.
Es decir, cuando se carga información en el nivel 1 lo que había almacenado en cada nivel
se desplaza al siguiente, dicho proceso se puede apreciar en la figura 2.3.4.1.
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Figura 2.3.4.1. La instrucción CALL y la interrupción, provocan la carga automática del contenido del PC en
la pila.
Si la pila esta llena y contiene información en los ocho niveles, la carga de un nuevo
dato produce el desplazamiento de la información de cada nivel al siguiente, perdiéndose la
que existía en el nivel 8. Para recuperar la información de la pila el desplazamiento de la
información se realiza al revés. Sale la que está ocupando el nivel 1 y a éste se le carga con
lo del nivel 2. La información se desplaza al nivel anterior y el dato que sale desde el nivel
1 habrá sido el último que se había cargado, dicho proceso se muestra en la figura 2.3.4.2.
Figura 2.3.4.2. Las instrucciones de RETORNO de subrutina o de interrupción descargan automáticamente el
contenido del nivel 1 de la pila sobre el PC.
La pila del PIC funciona automáticamente y se halla relacionada directamente con
el contenido del contador de programa (PC). La pila se carga en su nivel 1 con el contenido
del PC. Cuando la pila descarga la información del nivel 1 pasa al PC. Cada vez que se
ejecuta una instrucción Call o que se produce una interrupción, es necesario salvar el
contenido del PC para luego saber retornar al punto donde se salió en el programa principal.
La ejecución de una instrucción Call o una interrupción producen el traslado automático del
contenido del PC al nivel 1 de la Pila.
La última instrucción de una subrutina o de una rutina de interrupción es la de
retorno (Return), que al ejecutarse produce la descarga automática del nivel 1 de la pila
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sobre el PC, devolviendo el flujo de control al programa principal en el punto que se
abandonó.
El programador debe tener en cuenta que no hay señalizador que indique cuando
está la pila llena, siendo su responsabilidad evitar el rebosamiento y la pérdida de
información.
2.4 Los puertos de entrada/salida
Los PIC16X8X sólo disponen de dos Puertos de E/S. El Puerto A posee 5 líneas
RA0-RA4, y una de ellas soporta dos funciones multiplexadas. Se trata de la RA4/T0CK1,
que puede actuar como línea de E/S o como terminal por la que se reciben los impulsos que
debe contar TMR0. El Puerto B tiene 8 líneas, RB0-RB7, y también tiene una con
funciones multiplexadas, la RB0/INT, que además de línea típica de E/S, también sirve
como terminal por la que se reciben los impulsos externos que provocan una interrupción.
Cada línea de E/S puede configurarse independientemente como entrada o como
salida, según se ponga a 1 o a 0, respectivamente el bit asociado del registro de
configuración de cada Puerto (TRISA y TRISB). Se llaman PUERTO A y PUERTO B a los
registros que guardan la información que entra o sale por el Puerto, y ocupan las
direcciones 5 y 6 del banco 0 de la memoria de datos. Los registros de configuración
TRISA y TRISB ocupan las mismas direcciones pero en el banco 1, como se aprecia en la
figura 2.4.1.
Figura 2.4.1. Mapeo de direcciones de los puertos
La información que entra o sale por los puertos reside en las posiciones 5 y 6 del
banco 0, mientras que TRISA y TRISB, que son los registros de configuración, ocupan las
direcciones 5 y 6 del banco 1.
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2.4.1 Consideraciones de los puertos
Como el PIC16F84 es de tecnología CMOS. Todos los pines deben estar conectados
a alguna parte, nunca dejarlos al aire porque se puede dañar el integrado. Los pines que no
se estén usando se deben conectar a la fuente de alimentación de +5V, como se muestra en
la figura 2.4.1.1.
Figura 2.4.1.1. Los puertos no utilizados se deben conectar a la fuente
La máxima capacidad de corriente de cada uno de los pines de los puertos en modo
sumidero (sink) es de 25mA y en modo fuente (source) es de 20mA. La máxima capacidad
de corriente total de los puertos se muestra en la figura 2.4.1.2.
Figura 2.4.1.2. Capacidad máxima de corriente que soportan los puertos.
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El consumo de corriente del microcontrolador para su funcionamiento depende del
voltaje de operación, la frecuencia y de las cargas que tengan sus pines. Para un reloj de 4
MHz el consumo es de aproximadamente 2mA; aunque este se puede reducir a 40
microamperios cuando se está en el modo sleep (en este modo el microcontrolador se
detiene y disminuye el consumo de potencia).
2.4.2 Puerto A (Registros PORTA y TRISA)
Las líneas RA3-RA0 admiten niveles de entrada TTL y de salida CMOS. La línea
RA4/TOCK1 dispone de un circuito Disparador Schmith (Schmith Trigger) que
proporciona una buena inmunidad al ruido y la salida tiene drenador abierto. RA4
multiplexa su función de E/S con la de entrada de impulsos externos para el TMR0.
En la figura 2.4.2.1 se muestra el registro TRISA, el cual se encarga de configurar
las líneas del Puerto A como entradas si están a 1 y como salidas si están a 0. En el circuito
de la figura 2.4.2.2 se muestra la adaptación de los pines RA3-RA0 a las señales del
procesador.
Figura 2.4.2.1. Ubicación de PORTA y TRISA en los bancos del PIC
Cuando se lee una línea de él Puerto A se toma el nivel lógico que tiene en ese
momento. Las líneas cuando actúan como salidas están «sujetadas», lo que significa que
sus pines sacan el nivel lógico que se haya cargado por última vez en el registro PUERTO
A. La escritura de un Puerto implica la operación «lectura/modificación/escritura». Primero
se lee el Puerto, luego se modifica el valor y finalmente se escribe en el «latch» de salida.
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Figura 2.4.2.2. Diagrama de conexiones de los pines RA3-RA0 a las señales del procesador
De la Figura 2.4.2.2 se desprende que cuando se saca un nivel lógico por una línea
del Puerto A, primero se deposita en la línea correspondiente del bus interno de datos y se
activa la señal WRITE, lo que origina el almacenamiento de dicho nivel en el Flip-Flop de
datos. En esta situación, el FF de configuración debería contener un 0 para que actuase
como salida. Con estos valores él puerto OR tendría un 0 en su salida y la AND también.
Estos valores producen la conducción del transistor PMOS superior y el bloqueo del
NMOS. Así, la terminal de E/S queda conectada a la VDD y tiene un nivel alto. Como la
línea de salida está sujetada conserva su valor hasta que no es reescrita en el FF tipo D.
Si una línea actúa como entrada, el nivel lógico depositado en ella desde el exterior
pasa a la línea correspondiente del bus interno de datos cuando se activa la señal READ y
se hace conductor el dispositivo triestado que les une. Al programarse como entrada, los
dos transistores MOS de salida quedan bloqueados y la línea en alta impedancia.
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Así, que cuando se lee una línea de entrada se obtiene el estado actual que tiene su
terminal correspondiente y no el valor que haya almacenado en el FF de datos. La
información presente en una línea de entrada se muestrea al iniciarse el ciclo de instrucción
y debe mantenerse estable durante su desarrollo.
Al iniciarse el PIC todos los bits de los registros TRIS quedan a 1, con lo que las
líneas de los Puertos quedan configuradas como entradas.
Cada línea de salida puede suministrar una corriente máxima de 20 mA y si es
entrada puede absorber hasta 25 mA. Al existir una limitación en la disipación máxima de
la potencia del chip se restringe la corriente máxima de absorción del PuertoA a 80 mA y la
de suministro a 50 mA. El Puerto B puede absorber un máximo de 150 mA y suministrar un
total de 100 mA.
Con movf puerto,w se lee un puerto y con la instrucción movwf puerto se escribe.
También existen instrucciones para modificar el valor de un bit particular correspondiente a
una línea de un puerto con las instrucciones bsf puerto,bit (pone a 1 el bit indicado de él
puerto) y bcf puerto,bit (pone a cero el bit indicado). Existen instrucciones de salto
condicionales que verifican el valor de un bit de un puerto y brincan si vale 1 (btfss) o si
vale 0 (btfsc).
En la tabla 2.4.2.1 se muestra una descripción de cada uno de los pines del puerto A.
Tabla 2.4.2.1. Descripción de las terminales del puerto A
Nombre
RA0
RA1
RA2
RA3
Bit
Bit 0
Bit 1
Bit 2
Bit 3
Tipo de Buffer
TTL
TTL
TTL
TTL
Función
Entrada / salida
Entrada / salida
Entrada / salida
Entrada / salida
Entrada / salida o entrada de reloj externa para el
RA4/TOCK1 Bit 4 ST
TMR0. La salida es de tipo drenaje abierto.
TTL = entrada TTL,
ST = entrada Schmitt Trigger.
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El siguiente programa muestra un ejemplo de cómo programar el puerto A como
salidas, mediante la programación del registro TRISA del banco 1.
bsf
movlw
movwf
bcf
ESTADO,RP0
00h
PORTA
ESTADO,RP0
;Selección del banco 1
;Se carga w con cero
;Se carga el registro TRISA con 00
;Selección del banco 0
2.4.3 Puerto B (Registros PORTB y TRISB)
Consta de 8 líneas bidireccionales de E/S, RB7-RB0, cuya información se almacena
en el registro PORTB, que ocupa la dirección 6 del banco 0, tal como se muestra en la
figura 2.4.3.1. El registro de configuración TRISB ocupa la misma dirección en el banco 1.
La línea RB0/INT tiene dos funciones multiplexadas. Además de pines de E/S, actúa como
terminal para la repetición de una interrupción externa, cuando se autoriza esta función
mediante la adecuada programación del registro INTCON, del que se hablará más adelante.
Figura 2.4.3.1. Ubicación de PORTB y TRISB en los bancos del PIC.
A todas las líneas de este puerto se les permite conectar una resistencia Pull-Up de
elevado valor con el positivo de la alimentación. Para este fin hay que programar en el
registro OPTION el bit RBPU# = 0, afectando la conexión de la resistencia a todas las
líneas. Con el Reset todas las líneas quedan configuradas como entradas y se desactivan las
resistencias Pull-Up.
Las 4 líneas de más peso, RB7-RB4, pueden programarse para soportar una misión
especial. Cuando las 4 líneas actúan como entradas se les puede programar para generar
una interrupción si alguna de ellas cambia su estado lógico. Esta posibilidad es muy
práctica en el control de teclados.
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En la figura 2.4.3.2 se muestra el esquema de conexionado entre los pines RB7-RB4
y las líneas correspondientes del bus de datos interno.
El estado de los pines RB7-RB4 en modo entrada se compara con el valor antiguo
que tenían y que se había sujetado durante la última lectura de el Puerto B. El cambio de
estado en alguna de esas líneas origina una interrupción y la activación del señalizador
RBIF.
La línea RB6 también se utiliza para la grabación serie de la memoria de programa
y sirve para soportar la señal de reloj. La línea RB7 constituye la entrada de los datos en
serie.
Figura 2.4.3.2. Conexionado de los pines RB7 – RB4 y las líneas correspondientes al bus interno de datos y
las señales de control.
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Los pines RB3 al RB0 pueden ser programados como líneas de entrada o salida,
dependiendo de su configuración en el registro TRISB. El conexionado de dichos pines se
muestra en la figura 2.4.3.3.
Figura 2.4.3.3. Conexionado de los pines RB3 – RB0 y las líneas correspondientes al bus interno de datos y
las señales de control.
El siguiente programa muestra un ejemplo de cómo programar el puerto A como
salidas, mediante la programación del registro TRISB del banco 1.
bsf
movlw
movwf
bcf
ESTADO,RP0
00h
PORTB
ESTADO,RP0
;Selección del banco 1
;Se carga w con cero
;Se carga el registro TRISB con 00
;Selección del banco 0
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En la tabla 2.4.3.1 se muestra una descripción de cada uno de los pines del puerto A.
Tabla 2.4.3. 1. Descripción de las terminales del puerto B.
Nombre
RB0/INT
RB1
RB2
RB3
RB4
RB5
RB6
RB7
Bit
Tipo de Buffer
Función
Entrada / salida o entrada de interrupción
Bit 0
TTL/ST
externa. Resistencias de Pull-Up por software
Entrada / salida
Bit 1
TTL
(Resistencia de Pull-Up por software)
Entrada / salida
Bit 2
TTL
(Resistencias de Pull-Up por software )
Entrada / salida
Bit 3
TTL
(Resistencias de Pull-Up por software )
Entra / salida (con interrupción por cambio)
Bit 4
TTL
(Resistencias de Pull-Up por software )
Entrada / salida (con interrupción por cambio)
Bit 5
TTL
(Resistencias de Pull-Up por software )
Entrada / salida (con interrupción por cambio)
Bit 6
TTL/ST
(Resistencias de Pull-Up por software )
Entrada / salida (con interrupción por cambio)
Bit 7
TTL/ST
(Resistencias de Pull-Up por software )
TTL = entrada TTL,
ST = entrada Schmitt Trigger.
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2.5 Modulo temporizador/contador TMR0
Una de las tareas de los programas de control de dispositivos es determinar
intervalos de tiempo al elemento encargado de realizar esta función se le denomina
temporizador (timer). También suele ser frecuente contar los impulsos que se producen en
el exterior del sistema y el elemento destinado a este fin se denomina contador.
Si las tareas del temporizador o contador se asignarán al programa principal
robarían mucho tiempo al procesador. Por este motivo se diseñan recursos específicamente
orientados a estas misiones.
Los PIC16X8X poseen un temporizador/contador de 8 bits, llamado TMR0, que
actúa de dos maneras diferentes. Como contador de sucesos, que están representados por
los impulsos que se aplican a la terminal RA4/T0CKI. Al llegar al valor FFh se desborda el
contador y con el siguiente impulso, pasa a 00h, activando un señalizador y/o provocando
una interrupción. Como temporizador, cuando se carga en el registro que implementa al
recurso un valor inicial se incrementa con cada ciclo de instrucción (Fosc/4) hasta que se
desborda, o sea, pasa de FFh a 00h y avisa poniendo a 1 un bit (bandera) y/o provocando
una interrupción.
El temporizador se carga con un valor inicial que se va incrementando hasta el
desbordamiento. Como contador va incrementando su valor con cada pulso que se le
aplica. Al alcanzar el máximo valor binario se «desborda» y pasa a cero, circunstancia que
indica una bandera.
Para que el TMR0 funcione como contador de impulsos aplicados a la terminal
T0CK1 hay que poner a 1 el bit T0CS, que es el que ocupa la posición 5 del registro
OPTION. En esta situación, el registro TMR0 que es el ubicado en la dirección 1 del banco
0 de la memoria de datos, se incrementa con cada flanco activo aplicado en la terminal
TOCK1.
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El tipo de flanco activo se elige programando el bit T0SE, que es el que ocupa la
posición 4 del registro OPTION, si T0SE = 1, el flanco activo es el descendente, y si
T0SE= 0, es el ascendente. Cuando se desea que TMR0 funcione como temporizador el bit
T0CS = 0. En el diagrama a bloques de la figura 2.5.1 se describe gráficamente el
funcionamiento del TMR0.
Figura 2.5.1. Diagrama simplificador del temporizador TMR0.
En realidad, los PIC16X8X y los de la gama baja disponen de dos temporizadores,
el TMR0 y el Perro Guardián (watchdog). El primero actúa como principal y sobre él recae
el control de tiempos y el conteo de pulsos. El otro vigila que el programa no se «cicle», y
para ello cada cierto tiempo comprueba si el programa se está ejecutando normalmente. En
caso contrario, si el control está detenido en un bucle infinito a la espera de algún
acontecimiento que no se produce, el perro guardián «interrumpe», lo que se traduce en un
reset que reinicializa todo el sistema.
A menudo el TMR0 y el Perro Guardián precisan controlar largos intervalos de
tiempo y necesitan aumentar la duración de los impulsos de reloj que les incrementa. Para
cubrir este requisito se dispone de un circuito programable denominado divisor de
frecuencia, que divide la frecuencia utilizada por diversos rangos.
Para programar el comportamiento del TMR0, el Perro Guardián (WDT) y el
divisor de frecuencia se utilizan algunos bits del registro OPTION y de la palabra de
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configuración, que se aplicará más adelante. En la figura 2.5.2 se proporciona un esquema
simplificado de la arquitectura del circuito de control de tiempos usado en los PIC16X8X.
Figura 2.5.2. Esquema simplificado del circuito de control de tiempos usado en los PIC16X8X
El divisor de frecuencia puede usarse con el TMR0 o con el WDT. Con el TMR0
actúa como pre-divisor, es decir, los impulsos pasan primero por el divisor y luego se
aplican al TMR0, una vez aumentada su duración. Con el perro guardián actúa después,
realizando la función de Post-divisor.
Los pulsos, que divide por un rango el divisor de frecuencia, pueden provenir de la
señal de reloj interna (Fosc/4) o de los que se aplican a la terminal T0CK1.
El TMR0 se comporta como un registro de propósito especial (SFR) ubicado en la
dirección 1 del banco 0 de la memoria de datos. En igual dirección, pero en el banco 1, se
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halla el registro OPTION. TMR0 puede ser leído y escrito en cualquier momento al estar
conectado al bus de datos. Funciona como un contador ascendente de 8 bits.
Cuando funciona como temporizador conviene cargarle con el valor de los impulsos
que se quiere temporizar, pero expresados en complemento a 2. De esta manera, al llegar el
número de impulsos deseados se desborda y al pasar por 00h se activa el señalizador TOIF
y/o se produce una interrupción.
Para calcular los tiempos a controlar con TMR0 se utilizan las siguientes fórmulas
prácticas.
Temporización = 4 • Tosc • (valor cargado en TMR0) • (rango del divisor)
Valor a cargar en a TMR0 = (Temporización / 4) • Tosc • rango del divisor
En cualquier momento se puede leer el valor que contiene TMR0, sin detener su
conteo. La instrucción adecuada al caso es movf tmr0,w.
En la figura 2.5.3 se muestra un esquema de funcionamiento del TMR0. Obsérvese
que hay un bloque que retrasa 2 ciclos el conteo para sincronizar el momento del
incremento producido por la señal aplicada en T0CKI con el que producen los impulsos
externos de reloj. Cuando se escribe TMR0 se retrasa 2 ciclos su incremento y se pone a 0
el divisor de frecuencia.
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RA4/
TOCK1
Figura 2.5.3. Esquema general del funcionamiento del TMR0.
La misión principal del registro OPTION es controlar TMR0 y el Divisor de
frecuencia. Ocupa la posición 81h de la memoria de datos, que equivale a la dirección 1 del
banco 1. El bit T0CS (Timer 0 Clock Edge Select) selecciona en el multiplexor MPX1 la
procedencia de los impulsos de reloj, que pueden ser los del oscilador interno (Fosc/4) o los
que se aplican desde el exterior por la terminal T0CK1. El bit T0SE (Timer 0 Clock Source
Select) elige el tipo de flanco activo en los impulsos externos. Si T0SE = 1 el flanco activo
es el descendente y si T0SE = 0 el flanco es ascendente.
El bit PSA del registro OPTION asigna el divisor de frecuencia al TMR0 (PSA = 0)
o al WDT (PSA = 1). Los 3 bits de menos peso de OPTION seleccionan el rango por el que
divide el Divisor de frecuencia los pulsos que se le aplican en su entrada. La figura 2.5.3
muestra la distribución de los bits del registro OPTION.
El bit 6 INTEDG (Interrupt Edge) sirve para determinar el flanco activo que
provocará una interrupción externa al aplicarse a la terminal RB0/INT. Un 1 si es
ascendente y un 0 descendente.
El bit 7 RBPU# (RB Pull-Up) activa, si sale 0 o desactiva, cuando vale 1, las
resistencias Pull-Up que pueden conectarse en las líneas de el puerto B.
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2.5.1 Registro OPTION
Figura 2.5.1.1. Mapeo de bits del registro OPTION.
A continuación se describen los bits del registro OPTION que se muestran en la
figura 2.5.1.1.
RBPU: Resistencia Pull-Up Puerta B
1 = Desactivadas
0 = Activadas
INTEDG: Flanco activo interrupción externa
1 = Flanco ascendente
0 = Flanco descendente
TOCS: Tipo de reloj para el TMR0
1 = Pulsos introducidos a través de T0CKl (contador)
0 = Pulsos de reloj interno Fosc/4 (temporizador)
TOSE: Tipo de flanco en TOCKl
1 = Incremento de TMR0 cada flanco descendente
0 = Incremento de TMR0 cada flanco ascendente
PSA: Asignación del Divisor de frecuencia
1 = El Divisor de frecuencia se le asigna al WDT
0 = El Divisor de frecuencia se le asigna al TMR0
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PS2-PS0: Prescaler Value (Valor con el que actúa el Divisor de frecuencia, el cual se
muestra en la tabla 2.5.1.1)
Tabla 2.5.1.1. Distribución y asignación de funciones de los bits del registro OPTION
PS2
0
0
0
0
1
1
1
1
PS1
0
0
1
1
0
0
1
1
PS0 Divisor del TMR0
0
1:2
1
1:4
0
1:8
1
1 : 16
0
1 : 32
1
1 : 64
0
1 : 128
1
1 : 256
Divisor del WDT
1:1
1:2
1:4
1:8
1 : 16
1 : 32
1 : 64
1 : 128
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2.6 Memoria EEPROM
El microcontrolador PIC16F84 tiene implementada una memoria de datos de tipo
EEPROM, con una capacidad de 64 posiciones de 8 bits cada una. Su principal
inconveniente es que la duración del ciclo de escritura o borrado de una posición es muy
lento, comparado con la velocidad del procesador, ya que puede llegar a los 10
milisegundos, en los que un PIC16F84, trabaja a 10 Mhz, ejecuta más instrucciones que las
1024 que caben en su memoria de programa. Además, este tiempo es critico y hay que
esperar a que termine completamente la operación para iniciar otra nueva.
Los ciclos de lectura y escritura de la EEPROM se realizan sobre la posición de un
byte. El ciclo de escritura conlleva el borrado previo y automático de la información que
contenía la posición accedida. El tiempo del ciclo de escritura está controlado por un
temporizador integrado en el chip. El gran problema es que dicho tiempo no sólo es largo,
unos 10ms como máximo, sino que es variable según la temperatura y el voltaje aplicado.
Como este tiempo es critico, el final de la operación está controlado por un señalizador
(EEIF), que puede causar una interrupción al completarse la escritura de una posición.
Si con los bits correspondientes de la palabra de configuración se protege el código
del microcontrolador, se puede continuar leyendo y escribiendo la EEPROM.
2.6.1 Mapa de memoria EEPROM
Aunque la EEPROM es una parte de la memoria de datos, sus posiciones no están
mapeadas junto a los registros SFR y GPR de la RAM, que es volátil. Ocupa un espacio de
memoria independiente, tal y como se muestra en la figura 2.6.1.1.
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Figura 2.6.1.1. Mapeo de memoria EEPROM del PIC16F84
2.6.2 Manejo de la EEPROM
Para manipular la lectura y escritura de las 64 posiciones de la EEPROM del
PIC16F84 se emplean cuatro registros del área de SFR:
• EECON1
• EECON2
• EEDATA
• EEADR
Para manejar el espacio de la EEPROM hay que utilizar dos registros de control. Se
trata de los registros EEADR y EEDATA. El registro EEADR ocupa la posición 9 del
banco 0 de la RAM, mientras que EEDATA se ubica en la dirección 8 del banco 0, como se
muestra gráficamente en la figura 2.6.2.1.
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Figura 2.6.2.1. Ubicación de los registros EEDATA, EEADR, EECON1 y EECON2
En la figura 2.6.2.1 se muestra la ubicación de los registros EEADR y EEDATA que
se emplean en el manejo del espacio de memoria de la EEPROM. También aparecen los
registros de control EECON1 y EECON2.
Ocupando una posición correlativa a EEDATA, pero en el banco 1, se encuentra el
registro de control de la EEPROM, EECON1. De manera similar, el registro de control
EECON2 ocupa una posición correlativa a EEADR, en el banco 1.
Para acceder a una posición de la EEPROM hay que cargar en el registro EEADR la
dirección de la misma, mientras que en EEDATA se carga el dato a escribir, o bien, se
deposita el dato leído en él.
Como los registros EEADR y EEDATA son de 8 bits, los dos bits de más peso del
registro EEADR siempre valen cero, ya que el mayor valor que se puede cargar es 3Fh.
En la posición relativa 8 del banco 1 de la zona SFR de la RAM está situado el
registro EECON1, cuyos bits tiene la misión de controlar las operaciones de la EEPROM.
Los tres bits de más peso de este registro no tienen asignada ninguna función.
Los bits que controlan la lectura y escritura son RD y WR respectivamente. Estos
bits no pueden limpiarse, solo ponerse en alto por software. Estos bits se limpian por
hardware después del proceso de lectura y escritura.
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En la figura 2.6.2.2 se describe cada uno de los bits del registro EECON1.
Figura 2.6.2.2. Bits correspondientes al registro EECON1
Los bits 5, 6 y 7 no están implementados, son leídos como ‘0’.
A continuación se describe la función de cada uno de los bits que integran el
registro EECON1.
EEIF: Bandera de interrupción de la operación de escritura de la EEPROM
1 = El proceso de escritura se ha completado (debe ser limpiado por software).
0 = El proceso de escritura no se ha completado o no ha empezado.
WRERR: Bandera de error de escritura en la EEPROM
1 = El proceso de escritura ha terminado prematuramente.
0 = La operación de escritura se ha completado correctamente.
WREN: Permiso de escritura de la EEPROM
1 = Permite la escritura de la EEPROM
0 = Inhabilita la escritura en la EEPROM
WR: Bit de control de escritura
1 = Se inicializa el ciclo de escritura (El bit es limpiado por hardware una vez
completada la escritura). El bit solo puede ponerse en 1 (no en cero) por
software).
0 = Se ha completado el ciclo de escritura de la EEPROM. (Cuando se completa el
ciclo pasa ‘0’ automáticamente).
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RD: Bit de control de lectura
1 = Inicializa el ciclo de lectura de la EEPROM (Toma un ciclo de lectura. RD se
limpia por hardware). El bit RD solo puede ponerse en ‘1’ (no puede limpiarse)
por software.
0 = No se ha iniciado la lectura de la EEPROM (cuando se ha completado el ciclo
de escritura de la EEPROM este bit se pone automáticamente en cero).
El registro de control EECON2 en realidad no está físicamente implementado en la
RAM. Se utiliza como un dispositivo de seguridad para validar la operación de escritura de
la EEPROM y evitar interferencias que pudieran producirse en el largo intervalo de tiempo
que dura esta operación. Si se lee todos sus bits valen 0.
2.6.3 Operación de lectura en la EEPROM
La lectura de una de las posiciones de la EEPROM comienza cargando en EEADR
la dirección a acceder. Luego se pone a 1 el bit RD del registro EECON1. En el siguiente
ciclo el dato leído estará disponible en el registro EEDATA. Dicho dato permanecerá en
este registro hasta que se realice otra nueva operación de lectura o escritura en la EEPROM.
El siguiente programa lee la dirección 0Ch de la EEPROM y la deposita en el
registro W.
STATUS
EEADR
EECON1
equ
equ
equ
bcf
movlw
movwf
bsf
bsf
bcf
movf
STATUS,rp0
0x0C
EEADR
STATUS,rp0
EECON1,rd
STATUS,rp0
EECON1,w
0x03
0x09
0x08
;STATUS = 0x03
;EEADR = 0x09
;EECON1 = 0x08
;rp0 = 0 para acceder al banco 0
;w = 0C
;w = EEADR
;rp0 = 1 para acceder al banco 1
;rd = 1 para lectura
;rp0 = 0 para acceder al banco 0
;EEDATA = w
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2.6.4 Operación de escritura en la EEPROM
Para escribir un dato en una posición de la EEPROM hay que seguir una secuencia
de instrucciones en la que participa de una manera especial el registro EECON2. Este
registro, que en realidad no está implementado físicamente, sólo asume una función de
seguridad al cargarse con los valores 55h y AAh, sucesivamente. Esto evita interferencias
durante la larga operación de escritura, que a veces llega a los 10 ms.
El ciclo comienza cargando en EEADR la dirección de la posición y en EEDATA el
byte a escribir. Si durante el proceso de escritura no se desea admitir interrupciones hay que
poner el bit de permiso global de interrupciones GIE = 0. Así se evita que durante la
operación de escritura la CPU se desvíe a otra rutina si ocurre una interrupción.
Después hay que autorizar la escritura poniendo el bit WREN = 1 en el registro
EECON1. A continuación hay que incluir en el programa una secuencia de instrucciones
que cargan en primer lugar el valor de 55h en EECON2 y luego AAh en el mismo registro.
Una vez ejecutada esta secuencia se pone el bit WR = 1 en EECON1 y se inicia la larga
operación de escritura.
Cuando finaliza la escritura el bit WR es igual a 0 y el señalizador EEIF a 1 en el
registro EECON1. Este señalizador se pone a 1 automáticamente en cuanto finaliza el ciclo
de escritura, y leyendo puede saberse si el acontecimiento ha sucedido. Luego debe ser el
programa el que pase a 0 el bit EEIF.
Detrás de cada ciclo de escritura es recomendable comprobar que la posición de la
EEPROM se ha grabado correctamente.
El siguiente programa escribe el valor 0xFF en la dirección 0x32 de la EEPROM.
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STATUS
EECON1
EECON2
equ
equ
equ
bcf
movlw
movwf
movlw
movwf
bsf
bcf
bsf
STATUS,rp0
0x32
EECON2
0xff
EECON1
STATUS,rp0
INTCON,gie
EECON1,wren
0x03
0x08
0x09
;STATUS = 0x03
;EEADR = 0x09
;EECON1 = 0x08
;rp0 = 0 para acceder al banco 0
;w = 0x32
;w = EEADR
;w = 0xff
;w = EEDATA
;rp0 = 0 para acceder al banco 1
;gie = 0 para prohibir interrupciones
;wren = 1 para permitir escritura en EEPROM
Secuencia de seguridad
movlw
movwf
movlw
movwf
bsf
0x55
EECON2
0xAA
EECON2
EECON1,wr
;w = 0x55
;w = EECON2
;w = 0xAA
;w = EECON2
;wr = 1 y comienza el ciclo de escritura
2.7 Interrupciones
Las interrupciones constituyen el procedimiento más rápido y eficaz del
microcontrolador para el tratamiento de los acontecimiento del mundo exterior. Si algún
parámetro o circunstancia tiene influencia en el desarrollo del programa, la interrupción es
el medio por el cual el microcontrolador lo atiende inmediatamente. Al programa especial
que trata dicho acontecimiento se le llama “rutina de interrupción”.
Las interrupciones son desviaciones del flujo de control del programa originadas
asincrónicamente por diversos sucesos que no se hallan bajo la supervisión de las
instrucciones. Dichos sucesos pueden ser externos al sistema, como la generación de un
flanco o nivel activo en una terminal del microcontrolador, o bien internos, como el
desbordamiento de un contador.
El comportamiento del microcontrolador ante la interrupción es similar al de la
instrucción CALL de llamada a subrutina. Cuando se utiliza la instrucción CALL, se
detiene la ejecución del programa en curso, se guarda la dirección actual del PC en la pila y
éste se carga con una nueva dirección que se especifica en dicha instrucción.
En el caso de una interrupción, el proceso inicia de la misma forma; se detiene la
ejecución del programa en curso, se guarda la dirección actual del PC en la pila y éste se
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carga con una dirección «reservada» de la memoria de programa (0004h), llamada Vector
de Interrupción.
En los PIC16X8X el Vector de interrupción se halla situado en la dirección 0004h,
en donde comienza la Rutina de Servicio a la Interrupción (RSI). En general, en dicho
Vector se suele colocar una instrucción de salto incondicional (GOTO), que traslada el flujo
de control a la zona de la memoria de código destinada a contener la rutina de atención a la
interrupción.
Figura 2.7.1. Localización del vector de interrupción.
En la figura 2.7.1, se muestra la dirección del vector de interrupción que está
localizada en la posición 0004h de la memoria de programa del PIC16F84.
La RSI suele comenzar guardando en la memoria de datos algunos registros
específicos del procesador. Concretamente aquellos que la RSI va a emplear y va a alterar
su contenido. Antes del retorno al programa principal se recuperan los vectores guardados y
se restaura completamente el estado del procesador.
Algunos procesadores salvan estos registros en la pila, pero los PIC no disponen de
instrucciones para introducir (push) y extraer (pop) información de la pila, utilizando para
este fin registros de propósito general de la memoria de datos.
Los PIC 16X8X pueden ser interrumpidos por 4 causas diferentes, pero todas ellas
desvían el flujo de control a la dirección 0004h, por lo que otra de las operaciones iniciales
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de la RSI es averiguar cuál de las posibles causas ha sido la responsable de la interrupción
en curso. Para ello se exploran los señalizadores de las fuentes de interrupción.
Otro detalle importante de la RSI de los PIC 16X8X es que estos
microcontroladores poseen un bit GIE (Global Interrupt Enable) que cuando vale 0
inhabilita todas las interrupciones. Pues bien, al comenzar la RSI dicho bit GIE se pone
automáticamente a 0, con objeto de no atender nuevas interrupciones hasta que se termine
la que ha comenzado. En el retorno final de la interrupción, GIE pasa a valer
automáticamente 1 para volver a tener en cuenta las interrupciones. Dicho retorno de
interrupción se realiza mediante la instrucción RETFIE. Antes del retorno conviene borrar
el señalizador de la causa de interrupciones que se ha atendido, porque si bien los
señalizadores se ponen a 1 automáticamente en cuanto se produce la causa que indican, la
puesta a 0 se hace por programa, la figura 2.7.2 muestra un organigrama de las fases más
importantes que se desarrollan durante el proceso de ejecución de una interrupción.
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Figura 2.7.2. Organigrama del desarrollo de una interrupción, teniendo en cuenta el papel del bit GIE
2.7.1 Causas de una interrupción
Hay cuatro causas que pueden ocasionar una interrupción del PIC16F84:
• Activación del pin RB0/INT
• Desbordamiento del temporizador TMR0
• Cambio de estado de uno de los 4 pines de mas peso del PUERTO B (RB7:RB4)
• Finalización de la escritura en la EEPROM de datos
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Una dificultad inicial que presentan estas interrupciones es que sea cual sea la que
ha originado la interrupción, la rutina de atención siempre empieza en la dirección del
vector de interrupción que es la 0004h.
Otros procesadores disponen de un vector de interrupción para cada causa que la
produce. Con el PIC16F84 no queda otro remedio que comenzar averiguando cuál ha sido
la causa de la interrupción, probando los señalizadores correspondientes, y desviando hacia
el procedimiento particular que atiende a cada una.
Cuando ocurre cualquiera de las 4 sucesos indicados, se origina una petición de
interrupción, que si se acepta y se atiende comienza depositando el valor del PC actual en la
pila, poniendo el bit GIE = 0 y cargando en el PC el valor 0004h, que es el vector de
interrupción donde se desvía el flujo de control.
Cada fuente de interrupción dispone de un señalizador o flag, que es un bit que se
pone automáticamente a 1 cuando se produce. Además cada fuente de interrupción tiene
otro bit de permiso, que según su valor permite o prohíbe la realización de dicha
interrupción.
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2.7.2 Registro de control de interrupciones INTCON
A veces, muchos programas no precisan la ayuda de las interrupciones y no las
usan. Por este motivo debe existir una llave general que permita o prohíba las
interrupciones en su conjunto. En el PIC16F84 existe un registro de control en el área SFR
de la RAM, llamado INTCON, que regula el funcionamiento de las interrupciones, la
dirección que ocupa dicho registro es la 0Bh del banco 0 y la dirección 8Bh del banco 1,
justo como se muestra en la figura 2.7.2.1 . El bit de más peso de INTCON (INTCON<7>)
se denomina GIE (Permiso Global de Interrupciones). Si se escribe este bit y se pone GIE =
0, todas las interrupciones están prohibidas y el procesador no admite ninguna. En cambio,
si escribimos GIE = 1 el procesador admite cualquier interrupción que se produzca y que el
programador haya habilitado para que actúe. Es decir, cada interrupción dispone de un bit
particular de permiso que también debe habilitarse si se quiere que cuando la causa de la
interrupción se produzca el procesador lance las fases de su desarrollo.
El registro INTCON es un registro de lectura/escritura que contiene los bits de
habilitación de las fuentes de interrupción. Las banderas de interrupción se ponen en alto
cuando una interrupción ocurre, sin tener en cuenta el estado de su correspondiente bit de
habilitación o el permiso global de interrupciones, GIE (INTCON<7>).
Banco 0
Banco 1
Figura 2.7.2.1. Bits que conforman el registro INTCON.
61
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A continuación se describen los bits que conforman el registro INTCON y que se
muestran en la figura 2.7.2.1.
GIE: Habilitador global de interrupciones (Global Interrupt Enable)
1 = Habilita todas las interrupciones
0 = Deshabilita todas las interrupciones
EEIE: Habilitación de interrupción por escritura de la EEPROM (EEPROM Write Interrupt
Enable)
1 = Habilita la interrupción EEIE
0 = Deshabilita la interrupción EEIE
TOIE: Habilitación de la interrupción del temporizador TMRO (TMR0 Interrupt Enable)
1 = Habilita la interrupción TOIE
0 = Deshabilita la interrupción TOIE
INTE: Habilitación de la interrupción INT (INT interrupt Enable)
1 = Habilita la interrupción INTE
0 = Deshabilita la interrupción INTE
RBIE: Habilitación de la interrupción RBIF (RBIF Interrupt Enable)
1 = Habilita la interrupción RBIE
0 = Deshabilita la interrupción RBIE
TOIF: Bandera de interrupción por sobreflujo del TMR0 (TMR0 Overflow Interrupt Flag)
1 = Ha ocurrido un sobreflujo en el TMR0 (solo es limpiado por software)
0 = No hay sobreflujo en el TMR0
INTF: Bandera de interrupción INT (RB0/INT Interrupt Flag)
1 = Ha ocurrido la interrupción externa RB0/INT
0 = No hay interrupción externa por RB0/INT
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RBIF: Bandera de interrupción por cambio en el puerto B (RB Port Change Interrupt Flag)
1 = Indica el cambio de estado de los bits RB7:RB4 del puerto B (se limpia por
software)
0 = No hay cambios de estado en los bits RB7:RB4 del puerto B.
En el organigrama de la figura 2.7.2 se amplía la operatividad del desarrollo de la
interrupción al tener en cuenta el papel del bit GIE. Obsérvese que en cuanto se admite una
interrupción el procesador pone automáticamente GIE = 0, para evitar que cuando está
atendiéndose a una interrupción se produzcan otras nuevas.
Al completarse la rutina de atención a la interrupción y ejecutarse la última
instrucción RETFIE, que es la de retorno de la rutina de interrupción, el bit GIE vuelve a
tomar el valor 1 de manera automática, para que al retomar el programa principal queden
habilitadas las interrupciones y puedan atenderse.
Cabe señalar que los señalizadores de interrupción deben ponerse a 0 por programa
antes del retorno de la interrupción y son operativos aunque la interrupción esté prohibida
con su bit de permiso correspondiente. En la figura 2.7.2.2 se ofrece el esquema de la lógica
de control que origina la interrupción.
Figura 2.7.2.2. Lógica de control para la generación de una interrupción en los PIC16X8X
63
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El siguiente programa muestra una forma de explorar las diversas causas de
interrupción.
int
btfsc
goto
btfsc
goto
portb
tmr0
btfsc
goto
eeprom
btfsc
goto
INTCON,intf
int_RB0/INT
INTCON,rbif
int_portb
;Explora el bit intf de intcon y si vale 0 hay brinco
;Salto para atender la interrupción externa INT
;Explora el bit rbif de intcon y si vale 0 hay brinco
;Salto para atender la interrupción por cambio de
;estado en las líneas RB7:RB4 del puerto B
INTCON,t0if ;Explora el bit toif de intcon y si vale 0 hay brinco
int_TMR0
;Salto para atender la interrupción por
;desbordamiento del TMR0
EECON1,eeif ;Explora el bit eeif de eecon1 y si vale 0 hay brinco
int_EEPROM ;Salto para atender la interrupción por finalización
;de la escritura en la EEPROM
retfie
2.7.3 Interrupción externa INT
De las cuatro posibles causas de interrupción que admite el PIC16F84, hay una que
le permite estar en contacto permanente con los acontecimientos que ocurren en el mundo
exterior.
Esta interrupción está soportada por el pin 6 del microcontrolador, y se llama
RB0/INT. Se trata de un pin multifunción que puede actuar de dos formas diferentes. En
primer lugar puede funcionar como línea de entrada/salida digital (RB0), también puede
actuar como línea de petición de interrupción externa (INT).
Para que este pin pueda recibir las peticiones externas de interrupción hay que
habilitarla para tal trabajo, para lo cual hay que comenzar poniendo a 1 el bit de permiso
global de interrupciones GIE. Además, también habrá que habilitar esta interrupción
poniendo a 1 el bit INTE. Tanto GIE como INTE se ubican en el registro INTCON.
64
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Mediante el bit 6, llamado INTEG, del registro OPTION se puede seleccionar cuál
será el flanco activo en RB0/INT. Si se desea en flanco ascendente se escribe un 1 en dicho
bit, y si se desea que sea el flanco descendente se escribe un 0.
A continuación se describe con algunos comentarios un pequeño programa para
admitir la interrupción externa con flanco descendente como activo:
bst
bcf
bcf
bsf
bsf
bcf
ESTADO,rp0
OPTION,intdeg
ESTADO,rp0
INTCON,gie
INTCON,inte
INTCON,intf
;Selección del banco 1
;INTDEG = 0, flanco descendiente
;Banco 0
;GIE = 1, Permiso global de interrupciones
;INTE = 1, Permiso de interrupción externa
;INTF = 0, Se asegura que el flag empiece a 0
Dentro de la rutina de interrupción y antes de retornar al programa principal, el
programador debe encargarse de poner el señalizador INTF = 0, pues de lo contrario, al
ejecutarse la instrucción de retorno RETFIE volveríamos a repetir el proceso de
interrupción, ya que el flag INTF se encontraría a 1.
2.7.4 Interrupción por desbordamiento del TMR0
El temporizador TMR0 es un contador ascendente de 8 bits. Cuando TMR0 se
desborda y pasa del valor FFh al 00h, el señalizador T0IF se pone automáticamente a 1.
En el caso del TMR0 su valor se incrementa al ritmo de los impulsos de reloj que se
le aplican por el pin RA4/T0CKI o desde el oscilador principal interno con la frecuencia
Fosc/4. Cuando el valor del TMR0 pasa de FFh a 00h el señalizador T0IF, que es el bit 2 de
INTCON, se pone a 1 automáticamente.
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Para que el procesador sepa cuando se desborda el TMR0 debe explorar cada poco
tiempo el estado del señalizador T0IF. El chequeo de dicho bit supone una constante
atención y pérdida de rendimiento. Para conocer inmediatamente cuándo se ha desbordado
el TMR0 es mucho más eficaz generar una interrupción cuando ese hecho ocurra. Para ello
es necesario habilitar la interrupción del temporizador, lo cual implica inicialmente poner el
bit GIE = 1 , que es el permiso global de interrupciones, y después activar el bit de permiso
de la interrupción del TMR0, o sea, escribir un 1 en T0IE.
En la figura 2.7.4.1 se muestra el diagrama a bloques de la interrupción por
desbordamiento del temporizador TMR0.
Figura 2.7.4.1. Diagrama a bloques de la Interrupción por desbordamiento del TMR0
Si no se recarga el TMR0 cuando se desborda, sigue contando desde 00h a FFh. En
cualquier momento se puede leer y escribir este registro, pero cada vez que se escribe se
pierden dos ciclos de reloj para la sincronización.
Cuando se carga inicialmente TMR0 con el valor de N10, cuenta 256 – N impulsos,
siendo el tiempo que tarda en hacerlo el que expresa la siguiente formula:
Temporización = 4 * Tosc * (256 – N10) * Rango del divisor de frecuencia
Para entender lo anterior se propondrá un ejemplo:
Calcular el tiempo para que el TMR0 genere una interrupción si se le carga
continuamente con el valor 4010, el divisor de frecuencia está programado en el rango 1:8 y
el microcontrolador dispone de un cristal de 1 MHz.
Tosc = 1/1MHz
Tosc = 1µs
Temporización = 4 * Tosc * (256 – N10) * Rango del divisor de frecuencia
Temporización = 4 * 1µs * (256 – 40) * 8 = 6.912 µs
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2.7.5 Interrupción por cambio de estado en RB7:RB4
Una de las cuatro causas que producen la interrupción del PIC16F84 es el cambio
del estado lógico en alguna de las cuatro líneas de más peso del puerto B (RB7:RB4).
Si en un momento una de las mencionadas líneas, que actúan como entradas
digitales, cambia el estado lógico que recibe del mundo exterior, el señalizador RBIF se
pone a 1, y si el bit de permiso de esta interrupción también está activo (RBIE = 1) se
genera una interrupción, para que esta ocurra es necesario que el bit de permiso global de
interrupciones, GIE valga 1, y además, que el bit de permiso particular de la interrupción
por cambio de estado en RB7:RB4 (RBIE) también esté a 1.
La razón por la que existe esta extraña causa de interrupción es la de atender a los
teclados matriciales, tan usuales en las aplicaciones con microcontroladores. El teclado es
un periférico de entrada de información fácil de manejar, de reducido tamaño y economía,
tal como se muestra en la figura 2.7.5.1.
Figura 2.7.5.1. Estructura y conexionado del teclado matricial a los pines del PUERTO B del PIC
2.7.6 Interrupción por finalización de la escritura en la EEPROM
El tiempo típico que tarda en desarrollarse una operación de escritura en la
EEPROM de datos de los PIC16X8X es de 10 ms, que es considerable comparado con la
velocidad a la que el procesador ejecuta instrucciones. Para asegurarse que se ha
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completado la escritura y puede continuarse con el flujo de control del programa es
aconsejable manejar la interrupción que se origina al finalizar la escritura, que pone
automáticamente el señalizador EEIF a 1, y se autoriza siempre que los bits de permiso
EEIE = 1 y GIE = 1.
Cuando se describió el proceso de escritura de la EEPROM de datos se
indicó que se usaba un registro no real para asegurar la misma. Se trataba del EECON2, en
el que se grababan dos valores, el 55h y el AAh. Durante la escritura de este registro debe
prohibirse la aceptación de interrupciones para salvaguardar la operación de escritura, por
eso en ese módulo se pone GIE = 0, tal como se indica en el siguiente segmento de
programa orientado a escribir la memoria EEPROM. Se supone que la dirección a acceder
ya se ha cargado en el registro EEADR y el dato a escribir en EEDATA.
bsf
bcf
bsf
bsf
movlw
movwf
movlw
movw
bsf
bsf
STATUS,rp0
INTCON,gie
INTCON,eeie
EECON1,wren
0x55
EECON2
0xAA
EECON2
EECON1,wr
INTCON,gie
;Selecciona el banco 1
;GIE = 0. Prohíbe interrupciones
;Permite la interrupción de la EEPROM
;Permiso de escritura de la EEPROM
;Se escribe en EECON2 el dato 55h
;Se escribe AAh en EECON2
;Comienza el proceso de escritura
;Permiso de interrupciones
En los PIC16C84 y PIC16F8X se puede leer y escribir la EEPROM de datos aunque
se haya protegido el código. En los PIC16CF8X, que disponen de memoria ROM para el
código, existen dos bits para el código de protección: uno dedicado a la ROM de código y
el otro a la EEPROM de datos.
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2.8 El perro guardián (WDT)
El perro guardián, llamado abreviadamente WDT (Watchdog Timer) es un contador
ascendente de 8 bits que tiene la propiedad especial de producir el Reset al
microcontrolador cada vez que se desborda. A diferencia del TMR0, el Perro guardián no
dispone de señalizadores, ni tampoco genera interrupción en el desbordamiento, lo único
que hace es provocar un Reset que inicializa el procesador y comienza a ejecutar el
programa principal desde la primera instrucción que se halla en la dirección 0000h de la
memoria de programa (Vector Reset).
El objetivo del Perro Guardián es comprobar el correcto procesamiento de las
instrucciones del programa. Si todo va bien, el programa proporciona, antes de terminar su
temporización, una instrucción que borra e inicia de nuevo el conteo, algo así como si se
“refrescara”. Si el programa se ha colgado y no se han ejecutado las instrucciones según las
previsiones, el programa no suministrará la instrucción de refresco, con lo que se
desbordará el WDT y se generará un Reset. Con esta acción se pretende que el
microcontrolador comience de nuevo el programa y evita la causa que lo bloqueó, por
ejemplo, entra en bucle infinito, o porque precisa una señal para salir de él que no llega, etc.
Para evitar que se desborde el Perro Guardián hay que refrescarle previamente. En
realidad este refresco consiste en ponerle a cero mediante las instrucciones clrwdt y sleep.
El programador debe analizar las instrucciones de la tarea y situar alguna de esas dos en
sitios estratégicos por los que pase el flujo de control antes de que transcurra el tiempo
asignado al WDT. De esta manera si el programa se «cicla» no se refresca al Perro
Guardián y se produce la reinicialización del sistema.
La instrucción clrwdt borra al WDT y reinicia su cuenta. Sin embargo, la
instrucción sleep, además de borrar WDT detiene al sistema y lo mantiene en un estado de
«reposo» o «de bajo consumo». Si no se desactiva el Perro Guardián al entrar en el modo
de reposo, al completar su ciclo de espera provocará un Reset y sacará al microcontrolador
del modo de bajo consumo. Para desactivar el Perro Guardián hay que escribir un 0 en el
bit 2 (WDTE) de la Palabra de Configuración.
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En el registro ESTADO existe un bit denominado TO que toma el valor de 0
después del desbordamiento del WDT.
El Perro Guardián se activa y se desactiva con el valor del bit WDTE de la palabra
de configuración. La frecuencia de trabajo de este temporizador siempre es interna e
independiente, originada por un oscilador RC propio. Cuando se asigna el divisor de
frecuencia al Perro Guardián actúa como postdivisor, al revés de cómo actuaba con el
TMR0. De esta manera, los impulsos que genera el WDT pasan al divisor de frecuencia que
los divide por el rango que seleccionamos con los tres bits de menos peso del registro
OPTION.
Si el bit PSA es 1, en el registro OPTION, el Divisor de frecuencia se aplica al
WDT. Es curioso apreciar que el Perro Guardián no dispone de ningún registro en el área
SFR de la RAM. La razón se debe a que no se carga con ningún valor inicial, empieza
desde 0 hasta desbordarse. Cada vez que se refresca con clrwdt vuelve a ponerse a 0 y a
reiniciar el conteo. En el registro STATUS existe un bit llamado TO que toma el valor de 0
cuando se desborda el WDT, así discrimina la forma en que se ha realizado el Reset. En la
figura 2.8.1 se muestra un diagrama a bloques que describe el funcionamiento del WDT.
El temporizador WDT se halla preparado para que controle un tiempo de 18ms,
pero se puede actuar sobre el divisor de frecuencia para que dicho tiempo se eleve hasta un
máximo de 2.3 segundos.
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Figura 2.8.1. Diagrama a bloques de la operación del Perro guardián (WDT).
2.9 Reinicialización o reset
Cuando se aplica un nivel bajo durante el tiempo suficiente al pin MCLR , se
produce la reinicialización, que conlleva la ejecución de dos acciones importantes.
• La puesta a cero del Contador de Programa, que así pasa a direccionar la primera
instrucción del programa.
• Colocar en un determinado estado la mayoría de los bits de los registros de
control del procesador.
En la figura 2.9.1 se muestra un sencillo esquema, a base de un pulsador, que
provoca el Reset externo.
Figura 2.9.1. Diagrama de conexión para controlar el reset del PIC.
Cuando se presiona el pulsador de Reset el pin MCLR pasa a nivel lógico bajo
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Otro esquema habitual para el pulsador de Reset incluye una resistencia de
absorción de 10K, un diodo que impide la circulación de corriente hacia el pin 4 y otra
pequeña resistencia de 100Ω, como se muestra en la figura 2.9.2.
Figura 2.9.2. El diodo impide que circule corriente del positivo al interior del microcontrolador
2.9.1 Causas que provocan el reset
El Reset pone a cero el PC y coloca en un estado conocido la mayoría de los bits de
los registros de control. Existen tres causas principales que originan un Reset:
• Conexión de la alimentación (por: Power On Reset). Se producen al detectarse la
subida de la tensión de alimentación desde 1.2 a 1.7 V.
• Activación del pin MCLR . Esto puede suceder tanto cuando el PIC funciona
normalmente como cuando esté es estado de reposo.
• Desbordamiento de Perro Guardián (WDT). Igualmente puede ocurrir en el
modo de funcionamiento normal del PIC y en su estado de reposo.
En cualquiera de las cinco posibilidades después del Reset el PC se carga con cero,
excepto cuando se desborda el WDT estando el PIC en estado de reposo, donde el PC se
incrementa una unidad para ejecutar la siguiente instrucción a la que lo introdujo en ese
72
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estado de bajo consumo. En la tabla 2.9.1.1 se presenta el valor que toma cada uno de los
bits de los registros SFR tras cada una de las posibles causas de Reset.
Tabla 2.9.1.1. Valores que toman los bits de los registros SFR tras los posibles Reset.
Registro
Dirección
Conexión de la
alimentación
W
INDIR
TMR0
PCL
STATUS
FSR
PORT A
PORT B
TRIS A
TRIS B
OPTION
EEDATA
EEADR
EECON 1
EECON 2
PCLATH
INTCON
---00 h
01 h
02 h
03 h
04 h
05 h
06 h
85 h
86 h
81 h
08 h
09 h
88 h
89 h
0A h
0B h
xxxx xxxx
---xxxx xxxx
0000 h
0001 1xxx
xxxx xxxx
xxxx xxxx
xxxx xxxx
- - -1 1111
1111 1111
1111 1111
xxxx xxxx
xxxx xxxx
- - -0 0000
---- - -0 0000
0000 000x
u=No cambia x=Independiente
Desbordamiento Desbordamiento
perro guardián
perro guardián
modo normal
modo reposo
uuuu uuuu
---uuuu uuuu
0000 h
0000 1uuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
- - -1 1111
1111 1111
1111 1111
uuuu uuuu
uuuu uuuu
- - -0 ?000
---- - -0 0000
0000 000u
uuuu uuuu
---uuuu uuuu
PC + 1
uuu 0 0uuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
----u uuuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
- - -u uuuu
---- - -u uuuu
uuuu uuuu
- - - -=No implementado
MCLR
modo
normal
uuuu uuuu
---uuuu uuuu
0000 h
000u uuuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
- - -1 1111
1111 1111
1111 1111
uuuu uuuu
uuuu uuuu
- - -0 ?000
---- - -0 0000
0000 000u
MCLR
modo reposo
uuuu uuuu
---uuuu uuuu
0000 h
0001 0uuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
uuuu uuuu
- - -1 1111
1111 1111
1111 1111
uuuu uuuu
uuuu uuuu
- - -0 ?000
---- - -0 0000
0000 0000
?=Dependiente de otras condiciones
2.9.2 Esquema eléctrico del reset
En la figura 2.9.2.1 se ofrece el esquema eléctrico que controla la actividad del
Reset. En él destacan los temporizadores OST y PWRT.
El temporizador Power-up Timer (PWRT) añade 72 milisegundos que mantienen al
microcontrolador en la situación de Reset, para dar tiempo a que se estabilice el voltaje de
alimentación. Para su funcionamiento hay que poner a nivel bajo el bit de permiso
PWRTE , que reside en la palabra de configuración.
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Figura 2.9.2.1. Diagrama simplificado a bloques del Reset.
El otro temporizador, OST, proporciona un retardo de 1,024 Tosc y tiene la misión
de asegurar que el oscilador principal del procesador estabilice su frecuencia. OST
comienza a funcionar cundo finaliza la temporización de PWRT.
2.9.3 Determinación del origen del reset
Dados los diferentes efectos que provoca el Reset según la causa que lo ha
originado, es muy importante averiguar cuál es ésta. Para ello se utilizan dos bits del
registro ESTADO, que ocupa la dirección 3 de los dos bancos de la RAM. Se trata del bit
TO (Timer Out) que se activa con el desbordamiento del WDT y del bit PD (Power
Down) que se activa cuando el PIC está en estado de reposo. En la tabla 2.9.3.1 se muestran
los estados de estos dos bits, al aplicarse algún tipo de reset .
Tabla 2.9.3.1. Los bits
TO y PD del registro de STATUS determinan la causa que ha originado el Reset
TO
PD
1
1
Condición de Reset
Por (Reset por conexión VDD)
74
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0
0
1
1
1
0
1
0
Desbordamiento WDT en funcionamiento normal
Desbordamiento WDT en estado de reposo
Activación MCLR en funcionamiento normal
Activación MCLR en reposo
2.9.4 Reset por fallo en la alimentación
A veces es muy importante inicializar el procesador cuando se produce un fallo en
la alimentación y el voltaje desciende por debajo de un valor determinado sin llegar a cero,
recuperándose después. Para dicho proceso se propone el circuito de la figura 2.9.4.1.
Figura 2.9.4.1. Circuito auxiliar de Reset
Cuando la tensión de alimentación desciende por debajo del valor Vzener + 0.7V, se
produce un Reset por la activación del pin MCLR .
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2.10 Modo de reposo o bajo consumo de energía (Sleep)
El microcontrolador PIC16F84 puede estar mucho tiempo consumiendo una
cantidad apreciable de energía eléctrica. El modo de reposo o de bajo consumo de energía
consiste en reducir la corriente de alimentación, que típicamente oscila alrededor de los 2
miliamperios, y que puede llegar a menos de 10 microamperios, lo que permite alimentarlo
con una pequeña pila durante casi dos años. Esta característica lo hace muy recomendable
en aquellas aplicaciones en las que hay largos periodos de inactividad a la espera de que
suceda algún acontecimiento asíncrono, como la pulsación de una tecla. En dicho estado se
dice que el microcontrolador se ha “dormido”.
Para dormir al microcontrolador basta ejecutar la instrucción SLEEP, entonces el
primer elemento que se detiene es el oscilador principal, dejando de producirse los
impulsos de trabajo a la frecuencia Fosc/4. En estas circunstancias el procesador no ejecuta
instrucciones. Tampoco funciona el TMR0 al no recibir los impulsos internos. Para que el
TMR0 no funcione con impulsos externos se lleva el pin RA4/T0CLKI al positivo. En este
estado hay que destacar que el Perro Guardián sí queda en funcionamiento al entrar en el
modo de reposo, se refresca o inicializa, pero sigue funcionando al disponer de un oscilador
propio e independiente. En este caso los señalizadores del registro ESTADO quedarán
TO = 1 y PD = 0.
Las líneas de E/S mantienen el estado anterior a la entrada en el modo de reposo, y
las que no se hallan conectadas a periféricos y actúan como entradas de alta impedancia se
recomienda conectarlas a positivo o a tierra, para evitar posibles fugas de corriente. Véase
la tabla 2.10.1.
Tabla 2.10.1. Consecuencias del Modo de reposo
Estado Recurso
Consecuencia
-No se ejecutan instrucciones
Oscilador principal detenido
-No funciona el TMR0 (RAM/T0CKI conectado a VDD)
WDT
-Se resetea pero sigue funcionando
Líneas E/S congeladas
-Mantienen el estado previo
Consumo mínimo
-Pasa de 2mA a menos de 10µA
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2.10.1 Salida del estado de reposo
El PIC se “duerme” al ejecutarse la instrucción SLEEP en el programa y puede ser
“despertado” para reanudar su funcionamiento normal por varias causas:
Por la activación del pin MCLR
Por el desbordamiento del perro guardián
Cuando se genera una interrupción
Cuando el PIC16F84 está “dormido” y se activa el pin MCLR , el microcontrolador
se “despierta” y comienza a ejecutar la primera instrucción del programa, que reside en el
Vector de Reset. Lo mismo sucede cuando se desborda el WDT: si el microcontrolador
estaba dormido se despierta y se reinicializa.
Para determinar cuál de las dos causas ha originado el Reset se exploran los
señalizadores TO y PD del registro STATUS, de acuerdo con los valores que se indican
en la tabla 2.10.1.1.
Tabla 2.10.1.1. STATUS y significado de los señalizadores
Valor del señalizador
PD = 0
PD = 1
TO = 0
TO = 1
PD y TO .
Indicación
- Ejecución SLEEP. Modo de reposo
- Se ha despertado
- Se ha desbordado WDT
- No se ha desbordado WDT
Cuando se despierta el PIC se desarrolla la secuencia del temporizador OST que
retarda 1024 Tosc el paso al funcionamiento normal, con objeto de dar tiempo a que se
estabilice la frecuencia de funcionamiento.
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2.10.2 Salida del estado de reposo mediante una interrupción
La tercera causa que puede hacer despertar al PIC sucede cuando se produce una
interrupción. De las cuatro posibles interrupciones que admite el PIC16F84 la
correspondiente al TMR0 no es posible, al carecer de entrada de impulsos, por lo tanto sólo
son validas las otras tres interrupciones:
-
Activación del pin RB0/INT
-
Cambio de estado de uno de los pines RB7:RB4
-
Fin de la escritura de la EEPROM
Cuando se ha ejecutado SLEEP, el PC se queda cargado con la dirección de la
siguiente instrucción (PC + 1).
Para que se admita una de las tres interrupciones es necesario que sus bits de
permiso (INTE, RBIE y EEIE) estén a 1. En este caso cuando se activa uno de los
señalizadores de interrupción se explora el valor del bit GIE, que es el de Permiso Global
de Interrupciones. Si GIE = 1 y se permiten globalmente las interrupciones, se despierta el
PIC, se ejecuta la instrucción (PC + 1), que es la siguiente a SLEEP y, finalmente, se carga
en el PC el valor 0004h, saltando a la rutina de interrupción. Como a veces no se desea
ejecutar ninguna instrucción después de SLEEP y antes de saltar a la rutina de interrupción,
se coloca una instrucción NOP.
Si se produce una interrupción permitida individualmente, pero el bit GIE = 0
(Prohibición Global), se despierta el PIC del estado de reposo y continúa la ejecución del
programa a partir de la siguiente instrucción a SLEEP, como se muestra en la tabla 2.10.2.1.
Tabla 2.10.2.1. Instrucciones que ejecuta el PIC cuando “despierta”
por una interrupción según el valor de bit GIE.
Estado de Bits
GIE = 0 (Prohibición)
RBIE = INTE = EEIE = 1
GIE = 1 (Permiso)
RBIE = INTE = EEIE = 1
Siguiente Instrucción
PC + 1 (Siguiente a SLEEP)
PC + 2 (Siguiente)
PC + 1 (Siguiente a SLEEP)
0004 (Vector de interrupción)
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Cuando GIE = 0 y se activa la bandera de una interrupción que tiene a 1 su bit
individual de permiso, puede suceder uno de estos dos acontecimientos:
• Si la interrupción ocurre antes de la ejecución de la instrucción SLEEP, ésta se
completará como si se tratase de una instrucción NOP. No se borra ni el WDT ni
su divisor de frecuencia. El bit TO no se pone a 1 y el bit PD no se borra.
• Si la interrupción ocurre durante o después de la instrucción SLEEP, el
microcontrolador se despertará inmediatamente, una vez ejecutada SLEEP. Se
borra el WDT y su divisor de frecuencia y el bit TO = 1 y el bit PD = 0.
Para asegurar el borrado del WDT cuando se ejecuta una instrucción SLEEP se
recomienda poner delante de ella una instrucción CLR WDT.
En la figura 46 se presenta un cronograma que muestra la forma de despertarse del
PIC16F84 a través de una interrupción.
Figura 2.10.2.1. Cronograma del despertar del PIC al producirse una interrupción.
Notas:
1.- XT, HS o LP son los modos asumidos del oscilador
2.- TOST = 1024 TOST. Este retardo (delay) no sucede en modo RC.
3.- Si se supone que GIE = 1, al despertar el procesador salta a la rutina de interrupción. Si
GIE = 0 la ejecución continua detrás de SLEEP.
4.- CLKOUT no se precisa en estos modos, pero se usa como referencia.
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2.11 Tipos de osciladores
Los microcontroladores PIC disponen de un oscilador interno que es el que
determina la frecuencia de los impulsos de reloj. Sin embargo, para controlar el valor de la
frecuencia y estabilizarla, es necesario colocar algunos elementos externos en los pines 15 y
16 (OSC1/CLKIN y OSC2/CLKOUT). Según el tipo de circuitería externa los osciladores
se clasifican en cuatro tipos:
•
Oscilador RC
•
Oscilador LP
•
Oscilador XT
•
Oscilador HS
Para iniciar el trabajo del microcontrolador hay que especificar el tipo de oscilador
que se ha implementado. Para este fin existen dos bits FOSC1 y FOSC2 en una posición de
la memoria de programa, llamada Palabra de Configuración, especificación que debe
elegirse con la combinación correspondiente.
2.11.1 Oscilador RC
En este caso se coloca en el pin 16 del PIC16F84 (OSC1/CLKIN) una resistencia y
un condensador. Este procedimiento es muy barato, pero la estabilidad de la frecuencia es
mediocre y sólo se recomienda en sistemas en los que el tiempo no sea un factor crítico y la
economía sea un objetivo prioritario.
Por el pin 15 (OSC2/CLKOUT) sale la cuarta parte de la frecuencia de oscilación
(Fosc/4) que es el tiempo del ciclo de instrucción normal. La figura 2.11.1.1, muestra un
oscilador de tipo RC.
80
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Figura 2.11.1.1. Oscilador de tipo RC.
En la tabla 2.11.1.1, se especifican los valores de capacitor y resistencia,
recomendados por el fabricante para obtener una determinada frecuencia.
Valores recomendados:
5KΩ ≤ Rext ≤ 100KΩ
Cext > 20pF
Tabla 2.11.1.1 . Valores recomendados para los componentes del oscilador RC
con respecto a la frecuencia deseada
Fosc
625 KHz
80 KHz
80 Hz
Rext
10 KΩ
10 KΩ
10 KΩ
Cext
20pF
220pF
0.1pF
2.11.2 Osciladores de cristal / Resonadores cerámicos
En los modos XT, LP, y HS debe conectarse un cristal o un resonador cerámico en
los pines OSC1/CLKIN y OSC2/CLKOUT para establecer la oscilación.
Figura 2.11.2.1. Oscilador de tipo HS, XT ó LP.
81
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Oscilador de cristal/Resonador cerámico (configuración de oscilador XT, LP o HS).
En la figura 2.11.2.1 se muestra el esquema de los osciladores HS, XT y LP que usan un
cristal de cuarzo y dos condensadores de desacoplo, cuyos valores especifica el fabricante
en función de la frecuencia.
Según el tipo de Oscilador y la frecuencia de trabajo, se emplean diferentes valores
en los condensadores C1 y C2 que acompañan al cristal de cuarzo. Para frecuencias
comprendidas entre 4 MHz y 10 MHz, los condensadores tienen una capacidad de 15 pF a
33 pF. La resistencia RS sólo es necesaria en algunas versiones tipo HS.
En la tabla 2.11.2.1, se muestran los valores de cristal y de capacitor especificado
para cada tipo de oscilador.
Tabla 2.11.2.1. Tabla de selección de cristal y capacitor
Modo
LP
XT
HS
Frecuencia
32 KHz
200 KHz
100 KHz
2 MHz
4 MHz
4 MHz
20 MHz
OSC1/C1
68 – 100 pF
15 – 33 pF
100 – 150 pF
15 – 33 pF
15 – 33 pF
15 – 33 pF
15 – 33 pF
OSC2/C2
68 – 100 pF
15 – 33 pF
100 – 150 pF
15 – 33 pF
15 – 33 pF
15 – 33 pF
15 – 33 pF
El oscilador diseñado requiere el uso de un cristal de corte paralelo. El uso de una
serie de corte de cristal puede dar una frecuencia fuera de la especificada por el fabricante.
En los modos XP, LP, HS, el dispositivo puede tener una fuente del reloj externa para
manejar el pin OSC1/CLKIN, justo como se observa en la figura 2.11.2.2.
Figura 2.11.2.2. Entrada de reloj externa (configuración de oscilador HS, XT o LP)
82
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2.11.3 Oscilador LP
Entre los pines 15 y 16 del microcontrolador se coloca un cristal de cuarzo de la
frecuencia a la que se desee funcione. También puede instalarse en lugar del cristal de
cuarzo un resonador cerámico. En cada uno de dichos pines se sitúa un condensador de
desacoplo, Este tipo de oscilador está preparado para trabajar con bajas frecuencias,
comprendidas entre 35 y 250 KHz. Su principal interés radica en el bajo consumo que
necesita el PIC para trabajar a estas frecuencias tan bajas, detalle muy importante en los
sistemas que se alimentan con pilas.
2.11.4 Oscilador XT
En este tipo de oscilador se coloca un cristal de cuarzo o un resonador cerámico
entre los pines 15 y 16, junto a los correspondientes condensadores de desacoplo, cuyos
valores se encuentran en la tabla 17, y dependen de la frecuencia seleccionada. El oscilador
XT está preparado para trabajar en un rango de frecuencia de 100 KHz – 4 MHz. En la
figura 2.11.4.1 se muestra la configuración típica para este tipo de oscilador
Figura 2.11.4.1. Circuito típico para el oscilador XT
83
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2.11.5 Oscilador HS
Es un oscilador de alta velocidad y muy estable. Funciona en frecuencias
comprendidas entre 4 y 20 MHZ. Utiliza un cristal de cuarzo o un resonador cerámico entre
los pines 15 y 16, junto a dos condensadores de desacoplo. No todos los modelos de PIC
admiten este tipo de oscilador. Debido su alta frecuencia de oscilación, el costo es muy
elevado.
2.11.6 Otros circuitos osciladores
Empleando algunas puertas lógicas TTL muy sencillas pueden construirse
osciladores de un inmejorable comportamiento y amplio rango de frecuencias. Hay dos
tipos de osciladores con cristal: de resonancia en paralelo y de resonancia en serie
2.11.6.1 Osciladores de resonancia en paralelo
El circuito oscilador con resonancia en paralelo, como se muestra en la figura
2.11.6.1.1, se usa para la frecuencia del cristal que incorpora. La puerta inversora 74AS04
realiza una inversión de fase de 180°
Figura 2.11.6.1.1. Oscilador de cristal y resonancia en paralelo
84
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2.11.6.2 Oscilador de resonancia serie
El circuito oscilador resonante serie que se muestra en la figura 2.11.6.2.1 permite
una enorme precisión en la frecuencia que, en general, es la que determina el cristal de
cuarzo.
Figura 2.11.6.2.1. Oscilador de cristal y resonancia en serie
2.12 Palabra de configuración
La palabra de configuración ocupa una posición especial de la memoria de
programa FLASH, la dirección 2007h, cuyos 14 bits regulan algunas funciones vitales del
procesador. La organización de esta posición de la memoria se presenta en la figura 2.12.1.
Figura 2.12.1. Estructura interna de la palabra de configuración
Los 10 bits de más peso, denominados todos ellos CP (Código de protección), se
encargan de proteger el acceso a la memoria de código. Si CP es 0 el programa de
instrucción no puede leerse, por el contrario, si CP es 1 el programa grabado en la FLASH
se puede leer. Además el código de protección evita que pueda ser accedida la EEPROM de
datos y, finalmente, si se modifica el bit CP de 0 a 1, se borra completamente la EEPROM.
Con los dos bits de menos peso, FSOC0 y FOSC1, se determina el tipo de oscilador
que emplea el procesador, según la siguiente codificación mostrada en la tabla 2.12.2.
85
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El bit WDTE es el que habilita o inhabilita el funcionamiento del perro guardián. Si
WDTE es 1 el perro guardián entra en funcionamiento. Por último, el bit PWRTE es el de
habilitación del temporizador PWRT, que retarda 72 ms el Reset para dar tiempo a
estabilizar el voltaje de alimentación. Si PWRTE es 0, actúa el temporizador.
A continuación se muestra la descripción de cada uno de los bits que conforman la
palabra de configuración del PIC16F84A.
CP: Bits de protección de la memoria de código
1 = No protegida
0 = El programa no se puede leer, evitando copias.
PWRTE: Activación del temporizador <<POWER-UP>>
1 = Desactivada
0 = Activado
WDTE: Activación del perro guardián (WDT)
1 = Activado el WDT
0 = Desactivado
FOSC1 – FOSC0: Selección del oscilador utilizado, el cual se muestran en la tabla
2.12.2
Tabla 2.12.2. Combinaciones para elegir el tipo de oscilador
FOSC1
1
1
0
0
FOSC2
1
0
1
0
Oscilador
RC
HS
XT
LP
Una de las pocas diferencias que tiene el PIC16C84 con el PIC16F84 es la
actuación del bit PWRTE de la Palabra de Configuración, que tiene invertida su función en
ambos. En el primero cuando este bit vale 1 el temporizador de Power-Up está activado,
86
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mientras que sucede lo contrario en el segundo. En ambos microcontroladores el
temporizador retrasa 72 ms el funcionamiento del microcontrolador al conectarle la
alimentación para asegurar la estabilidad del voltaje aplicado.
2.13 Palabra de identificación (ID)
Son cuatro posiciones de la memoria FLASH que ocupan las direcciones
comprendidas entre la 2000h y 2003h. Sólo son accesibles en lectura y escritura durante el
proceso de grabación del programa.
De los 14 bits de las palabras de identificación sólo son validos los 4 de menos
peso, y en ellos el diseñador puede escribir códigos de identificación, números de serie,
datos sobre la fabricación, modelos, etc. En la figura 2.13.1 se destacan los bits válidos de
cada posición.
Figura 2.13.1. Palabras de identificación. Solo son validos los 4 bits de menos peso.
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2.14 Circuitería fija
Para comenzar a funcionar el PIC16F84 precisa de tres recursos:
• Voltaje de alimentación
• Frecuencia de referencia
• Reinicialización o Reset
El voltaje de alimentación es imprescindible para el funcionamiento de todos los
componentes electrónicos, y su valor puede estar comprendido entre +2 y +6 VDC, siendo
+5 V la tensión típica, compatible con el resto de la circuitería del sistema. Este voltaje se
aplica a los pines 15 y 5, positivo y tierra, respectivamente. El consumo de corriente
depende de la frecuencia de funcionamiento y del voltaje de alimentación, no sobrepasando
los 10 mA. La frecuencia de referencia sirve para estabilizar y fijar la frecuencia del
oscilador interno, que determina la de trabajo del procesador. Se obtiene de un cristal de
cuarzo situado entre los pines 16 (OSC1/CLKIN) y 15 (OSC2/CLKOUT).
Por último un microcontrolador debe disponer de diversas formas de inicializar su
programa de trabajo. Para provocar un Reset externo se utiliza el pin 4 ( MCLR /Vpp), que
también tiene la función de introducir la tensión Vpp de 12 a 14 VDC que se necesita
durante el proceso de grabación del programa. En la figura 2.14.1 se muestran los cinco
pines del PIC16F84 que soportan los tres recursos principales
Figura 2.14.1. Se resaltan los cinco pines del PIC16F84 que soportan las tres funciones principales:
alimentación, frecuencia de referencia y Reset.
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2.15 Juego de instrucciones
Todos los modelos de PIC responden a la arquitectura RISC, que significa
«Computadora de Juego de Instrucciones Reducido». No sólo implica que el número de
instrucciones máquina que es capaz de interpretar y ejecutar el procesador es pequeño,
como sucede con los PIC16X8X que constan de 35, sino también que posee las siguientes
características. Las instrucciones son simples y rápidas. La falta de complejidad en la
operación que realizan las instrucciones de los procesadores RISC permite que sean
ejecutadas, mayoritariamente, en un solo ciclo de instrucción. Los PIC’s tardan un ciclo en
ejecutar la mayoría de las instrucciones, excepto las de salto, que tardan el doble. Las
instrucciones son ortogonales. Apenas tienen restricciones en el uso de operando. Cualquier
instrucción puede usar cualquier operando. La longitud de los datos y las instrucciones es
constante. Todas las instrucciones tienen la misma longitud, 14 bits en los PIC16X8X, y
todos los datos de un byte. La arquitectura Harvard del procesador aísla la memoria de
instrucciones de la de datos, pudiendo tener diferente tamaño sus palabras.
2.15.1 Clasificación de formatos
Las instrucciones de los PIC de la gama media, entre los que se encuentran los
modelos PIC16X8X, tienen 14 bits de longitud. Dicho formato se divide en diferentes
campos de bits, cada uno de los cuales referencia a operandos o elementos que maneja la
instrucción en la operación que realiza el procesador. A continuación se describen dichos
campos.
a) Campo de código OP
Los bits de este campo sirven para definir la operación que realiza la
instrucción.
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b) Campo de los operandos fuente (f) y destino (d)
Estos campos de bits definen los registros que actúan como operandos en la
instrucción. Suelen referenciar la dirección que ocupan en la memoria de datos.
c) Campo de operando inmediato o literal (k)
Es un campo de bits que contiene el valor del operando inmediato.
d) Campo de referencia a un bit (b)
Suele ser un campo de 3 bit que indica la posición de un bit concreto dentro de
un registro de 8 bits.
e) Campo de la dirección de salto
En las instrucciones de salto CALL y GOTO hay un campo de bits que contiene
la dirección de la siguiente instrucción que hay que ejecutar. Dicho campo de
bits se carga en el PC en las instrucciones de salto incondicional.
La clasificación de los formatos se muestra en la tabla 2.15.1.1.
Tabla 2.15.1.1. Clasificación de formatos
Símbolo
f
W
k
x
d
label
PC
PCLATH
GIE
WDT
TO
PD
[ ]
( )
→
< >
∈
Descripción
Dirección del registro
Registro de trabajo
Campo que contiene un valor inmediato, que puede ser un operando (8 bits) o una
dirección para el PC (11 bits).
Valor indeterminado de un bit. Puede ser 1 o 0.
Selección del destino. Cuando d=0, el resultado se almacena en W. Si d=1, el resultado
se almacena en el archivo de registro f. Por default d=1.
Nombre de etiqueta
Contador de Programa
Retenedor de Contador de Programa
Permiso global de interrupciones (Global Interrupt Enable bit)
Temporizador Perro Guardián (Watchdog Timer/Counter)
Bit Time-out
Bit Power-down
Opciones
Contenido
Asignado a
Campo de un bit de un registro. Por ejemplo: ESTADO <5>.
En el conjunto de ejemplo: d ∈ [0,1]
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2.15.2 Instrucciones del PIC16F84A
En la tabla 2.15.2.1 se muestra el juego de 35 instrucciones del PIC16F84A.
Mnemonicos,
Operandos
Tabla 2.15.2.1. Juego de Instrucciones del PIC16F84A
Opcode 14 bits
Descripción
Ciclos MSb
LSb
Banderas
Afectadas
ADDLW
k
Suma la literal con W
1
11 111x kkkk kkkk
C,DC,Z
ADDWF
f,d
Suma W y f
1
00 0111 dfff ffff
C, DC, Z
ANDLW
k
AND entre la literal y W
1
11 1001 kkkk kkkk
Z
ANDWF
f,d
AND W con f
1
00 0101 dfff ffff
Z
BCF
f,d
Limpia el bit f
1
01 00bb bfff ffff
BSF
f,d
Pone a 1 el bit f
1
01 01bb bfff ffff
BTFSC
f,d
Explora un bit de f y brinca si vale 0
1 (2)
01 10bb bfff ffff
BTFSS
f,d
Explora un bit de f y brinca si vale 1
1 (2)
01 11bb bfff ffff
CALL
k
Llamada a Subrutina
2
10 0kkk kkkk kkkk
CLRF
f
Borra f
1
00 0001 1fff ffff
Z
CLRW
-
Borra W
1
00 0001 0xxx xxxx
Z
CLRWDT
k
Limpia Watchdog Timer
1
00 0000 0110 0100
TO , PD
COMF
f,d
Complementa f
1
00 1001 dfff ffff
Z
1
00 0011 dfff ffff
Z
DECF
f,d
Decrementa f
DECFSZ
f,d
Decrementa f y salta si es 0
1 (2)
00 1011 dfff ffff
GOTO
k
Salto incondicional
2
10 1kkk kkkk kkkk
INCF
f,d
Incrementa f
1
00 1010 dfff ffff
INCFSZ
f,d
Incrementa f y salta si es 0
1 (2)
00 1111 dfff ffff
IORLW
k
OR inmediata con W
1
11 1000 kkkk kkkk
Z
IORWF
f,d
Or entre W y f
1
00 0100 dfff ffff
Z
1
00 1000 dfff ffff
Z
MOVF
f,d
Mueve f
Z
MOVLW
k
Mueve la literal a W
1
11 00xx kkkk kkkk
MOVWF
f
Mueve W a f
1
00 0000 1fff ffff
NOP
-
No opera
1
00 0000 0xx0 0000
RETFIE
k
Retorno de interrupción (GIE = 1)
2
00 0000 0000 1001
RETLW
k
Retorno de subrutina y carga W = k
2
11 01xx kkkk kkkk
RETURN
k
Retorno de subrutina
2
00 0000 0000 1000
RLF
f,d
Rota f a la izq. A través del acarreo
1
00 1101 dfff ffff
C
C
RRF
f,d
Rota f a la der. A través del acarreo
1
00 1100 dfff ffff
SLEEP
k
Paso a modo SLEEP
1
00 0000 0110 0011
TO , PD
SUBLW
k
Resta W de la literal
1
11 110x kkkk kkkk
C,DC,Z
SUBWF
f,d
Resta W y f
1
00 0010 dfff ffff
C,DC,Z
SWAPF
f,d
Intercambia nibbles en f
1
00 1110 dfff ffff
XORLW
k
OR exclusiva entre la literal y W
1
11 1010 kkkk kkkk
Z
1
00 0110 dfff ffff
Z
XORWF
f,d
OR exclusiva W con f
91
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2.15.2.1 Instrucciones que manejan registros
Responden a la sintaxis nemónico f,d, siendo f y d los dos operandos fuente y
destino que se hallan implementados por los registros de 8 bits de la memoria de datos.
El registro f viene referenciado por la dirección de 7 bits que ocupa, mientras que el
destino sólo por 1, que si vale 0 es el W y si vale 1 es el fuente. En la tabla 2.15.2.1.1 se
muestran las instrucciones de este grupo con sus características más interesantes. Se han
excluido las de salto condicional que tienen el mismo formato.
Tabla 2.15.2.1.1. Principales características de las instrucciones de los PIC16X8X .
INSTRUCCIONES QUE MANEJAN REGISTROS
SINTAXIS
ADDWF f,d
OPERACIÓN
Suma W y f
ANDWF f,d
AND W y f
CLRF
Borra f (pone todos los bits a 0)
f
CLRW ---
Borra W
COMF f,d
Complementa f (Invierte)
DECF f,d
Decrementa f
INCF
Incrementa f
f,d
IORWF f,d
OR entre W y f
MOVF f,d
Mueve f
MOVWF f
Mueve f
NOP
No opera
---
RLF f,d
Rota f a la izq. A través del acarreo
RRF f,d
Rota fa la der. A través del acarreo
SUBWF f,d
Resta W a f
SWAPF f,d
Intercambia nibbles
XORWF
XOR de W con f
CICLOS
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
FORMATO 14 BITS
00 0111 dfff ffff
00 0101 dfff ffff
00 0001 dfff ffff
00 0001 0xxx xxxx
00 1001 dfff ffff
00 0011 dfff ffff
00 1010 dfff ffff
00 0100 dfff ffff
00 1000 dfff ffff
00 0000 dfff ffff
00 0000 0xx0 0000
00 1101 dfff ffff
00 0100 dfff ffff
00 0110 dfff ffff
00 1110 dfff ffff
00 0110 dfff ffff
SEÑALIZADORES
C,DC,Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
------C
C
C,DC,Z
---Z
92
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2.15.2.2 Instrucciones que manejan bits
Sólo hay dos instrucciones en este grupo, pero son muy flexibles. Una de ellas pone
a 1 (bsf) cualquier bit de un registro, mientras que la otra pone a 0 (bcf), tal como se
muestra en la tabla 2.15.2.2.1.
Tabla 2.15.2.2.1. Características más importantes de las dos instrucciones
que manejan un bit determinado de un registro.
SINTAXIS
BCF
f,d
BSF
f,d
INSTRUCCIONES QUE MANEJAN BITS
OPERACIÓN
CICLOS
FORMATO 14 BITS
Borra bit de f
1
01 00bb bfff ffff
Pone a 1 el bit de f
1
01 01bb bfff ffff
SEÑALIZADORES
-------
2.15.2.3 Instrucciones de brinco (Skip)
Sólo hay 4 instrucciones de salto condicional en los PIC de la gama media. Dos de
ellas examinan un bit de un registro y según valga 1 o 0, brincan o no. Recuérdese que un
brinco es un «salto» pequeño, sólo se salta la instrucción siguiente a la condicional. Las
otras dos instrucciones incrementan o decrementan un registro y la posibilidad del brinco se
efectúa si con esa operación el valor del registro ha llegado a cero. Cuando estás
instrucciones no brincan por que no se cumple la condición, tardan un ciclo de instrucción
en ejecutarse. Para el caso en que brinquen tardan el doble, tal como se muestra en la tabla
2.15.2.3.1.
Tabla 2.15.2.3.1. Características más relevantes de las cuatro instrucciones condicionales de brinco.
SINTAXIS
BTFSC f,d
BTFSS
f,d
DECFSZ f,d
INCFSZ f,d
INSTRUCCIONES DE BRINCO
OPERACIÓN
CICLO FORMATO 14 BITS
Explora un bit de f y brinca si vale 0
1(2)
01 10bb bfff ffff
Explora un bit de f y brinca si vale 1
1(2)
01 11bb bfff ffff
Decrementa f y si es 0, brinca
1(2)
00 1011 dfff ffff
Decrementa f y si es 1, brinca
1(2)
00 1111 dfff ffff
SEÑALIZADORES
-------------
93
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2.15.2.4 Instrucciones que manejan operandos inmediatos
Se trata de media docena de instrucciones que realizan una operación con un valor
inmediato de 8 bits que se proporcionan dentro del formato de la instrucción, el cual sólo
tiene dos campos: el del Código OP (6 Bits) y el de operando inmediato (8 bits), como se
puede observar en la tabla 2.15.2.4.1.
Tabla 2.15.2.4.1. Características más importantes de las instrucciones que manejan operandos inmediatos (k).
SINTAXIS
ADDLW k
ANDLW k
IORLW k
MOVLW k
SUBLW k
XORLW k
INSTRUCCIONES QUE MANEJAN OPERANDOS INMEDIATOS
OPERACIÓN
CICLOS FORMATO 14 BITS
SEÑALIZADORES
Suma inmediata con W
1
11 111x kkkk kkkk
C,DC,Z
AND inmediato con W
1
11 1001 kkkk kkkk
Z
OR inmediato con W
1
11 1000 kkkk kkkk
Z
Mueve a W un valor inmediato
1
11 00xx kkkk kkkk
---Resta W de un inmediato
1
11 110x kkkk kkkk
C,DC,Z
OR exclusiva con W
1
11 1010 kkkk kkkk
----
2.15.2.5 Instrucciones de control y especiales
En este grupo se incluyen las instrucciones que rompen la secuencia normal del
programa porque alteran el contenido del PC y también las instrucciones especiales.
La instrucción de salto incondicional goto carga en el PC la dirección de la nueva
instrucción. La instrucción call de llamada a Subrutina, antes de cargar el PC con la
dirección de la instrucción a saltar, salva la dirección de la partida guardando en la cima de
la pila el valor actual del PC. De esta manera, al retornar de la subrutina se saca de la pila la
dirección de regreso del programa principal.
Para realizar un retorno de una subrutina se pueden emplear dos instrucciones. La
más habitual es return, que se limita a extraer de la cima de la pila el valor que carga en el
PC. Otra más completa es retlw k, que además de hacer lo mismo que return, carga en W el
valor inmediato que contiene k. Es decir, devuelve un parámetro desde la subrutina.
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Para el final de las interrupciones hay otra instrucción cuyo nemónico es retfie. La
operatividad de esta instrucción consiste en cargar en el PC el contenido de la cima de la
pila y poner el bit GIE = 1, pues al comenzar
la interrupción este bit se pone
automáticamente a 0 para evitar que cuando se atiende una interrupción se produzca otra.
GIE es el bit de permiso de todas las interrupciones.
En cuanto a las interrupciones especiales, se han incluido dos en este grupo: clrwdt
y slepp. La primera pone a 0 el contenido del Perro Guardián, es decir, lo refresca o lo
reinicializa. El Perro Guardián si se desborda (pasa de 0xff a 0x00) provoca un Reset. La
instrucción clrwdt hay que colocarla estratégicamente en ciertos puntos del programa para
evitar la reinicialización.
La instrucción slepp introduce al procesador en un modo de funcionamiento que se
llama de Reposo o de Bajo Consumo. Detiene el oscilador y el procesador queda
congelado, no ejecutando instrucciones y manteniendo el mismo valor los Puertos de E/S.
También pone los bits PD = 0 y TO = 1 y borra al Perro Guardián y al Divisor de
frecuencia, como se muestra en la tabla 2.15.2.5.1.
Es recomendable incluir la instrucción clrwdt para que no se desborde el WDT
(Watch Dog Timer o Perro Guardián). Las instrucciones de salto cuentan el doble de ciclos
que las instrucciones normales.
Tabla 2.15.2.5.1. Principales características de las instrucciones del control del flujo del programa y de las
especiales.
SINTAXIS
CALL
k
CLRWDT
GOTO
k
RETFIE
RETLW k
RETURN
SLEPP
INSTRUCCIONES QUE MANEJAN OPERANDOS INMEDIATOS
OPERACIÓN
CICLOS FORMATO 14 BITS
SEÑALIZADORES
Llamada a subrutina
2
10 0kkk kkkk kkkk
TO#,PD#
Borra o refresca el PeroGuardián
1
00 0000 0110 0100
----Salto incondicional
2
10 1kkk kkkk kkkk
----Retorno de interrupción (GIE = 1)
2
00 0000 0000 1001
----Retorno subrutina y carga W = k
2
11 01xx kkkk kkkk
----Retorno de subrutina
2
00 0000 0000 1000
----Pasa al modo de reposo
1
00 0000 0110 0011
TO#,PD#
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CAPÍTULO 3. COMPILACIÓN Y SIMULACIÓN DE
PROGRAMAS
3.1 Uso del MPLAB
3.1.1 Instalación
El primer paso a seguir es poseer el programa MPLAB, para esto, es necesario
descargar el archivo de instalación de www.microchip.com . Todas las utilidades y
herramientas de trabajo estan contenidas en un mismo archivo de instalación, sin embargo,
existe la posibilidad de descargar este mismo paquete en varios archivos comprimidos para
facilitar su transportación en discos flexibles.
Los requerimientos mínimos para la instalación de este programa son:
•
Procesador 386, 486 o Pentium.
•
Windows 3.1/ 95/ 98, Windows NT 3.51/4.0, Windows 2000 ,MAC OS 7.0, ó Unix
compatible OS.
•
16 MB de memoria RAM para sistema con Windows 95.
•
24 MB de RAM para Windows NT.
•
32 MB para sistemas con Windows 2000.
En caso de que se descargue el programa en varios archivos comprimidos para su
transferencia a Disquettes, se debe descomprimir cada uno de ellos con la herramienta
Winzip y colocarse en un mismo directorio, por ejemplo C:\MPLAB. Dicho directorio o
carpeta podrá ser eliminado por completo cuando la instalación se ha terminado.
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Una vez que se ha descargado el archivo completo o que se han descomprimido
todos los archivos del conjunto de instalación, se debe dar doble click al archivo de nombre
“MPxxxxx.exe” para ejecutar la aplicación que nos guiará a través del proceso. A
continuación, aparecerá un cuadro de diálogo que indica la bienvenida a la aplicación en
curso y la versión del programa a instalar, tal como se muestra en la figura 3.1.1.1.
Figura 3.1.1.1. Mensaje de bienvenida a la instalación del MPLAB.
Después de dar un click en el botón etiquetado como “Next” aparecerá el cuadro de
diálogo que muestra las términos y condiciones que el fabricante impone para ser aceptadas
si se desea instalar el paquete del MPLAB, tal como se muestra en la figura 3.1.1.2. Para
proseguir con la instalación se debe activar la opción “I agree”, seguido de un click en el
botón identificado por la etiqueta “Next”.
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Figura 3.1.1.2. Términos y condiciones impuestas por Microchip.
A continuación aparecerá el cuadro de diálogo correspondiente a la selección de los
módulos del MPLAB, tal como se muestra en la figura 3.1.1.3; No es necesario instalar
todos los módulos, ya que algunos corresponden al soporte a ciertos dispositivos
programadores y herramientas de desarrollo como PICSTART, PICMASTER, MPLABICE, ICEPIC ó SIMICE;
Por ejemplo, el módulo llamado “MPLAB IDE Files” contiene los archivos
relacionados con el entorno de desarrollo en sí, que es a lo que hacen referencia las siglas
IDE (Integrated Development Enviroment);
El módulo “MPASM/MPLINK/MPLIB Files” contiene el ensamblador, cuya
función es traducir los programas al leguaje del microcontrolador; el “linker”, que permite
que los subprogramas ubicados en varios archivos funcionen como una sola unidad
coherente y las librerías del MPLAB que facilitan la labor del programador al proporcionar
fragmentos de programas ya elaborados y muy utilizados que se pueden incluir dentro de
un determinado código.
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El simulador que proporciona Microchip está contenido en el Módulo “MPLABSIM”, el cual es una herramienta para comprobar el correcto funcionamiento de las
instrucciones de un programa al ser ejecutadas.
Los archivos de soporte necesarios para la función de depuración están contenidos
en el módulo “MPLAB-ICD Debugger Suport Files”. Dicha función permite ver los
resultados finales del programa y acceder a los registros del sistema según se va ejecutando
la aplicación o bien, ejecutar las instrucciones paso a paso.
El módulo “Help Files” contiene los archivos necesarios para obtener ayuda de las
funciones que integran el MPLAB, como son los menús, las ventanas, etc.
Para continuar el proceso de instalación, se debe dar click en el botón “Next”.
Figura 3.1.1.3. Selección de los Módulos del MPLAB
El siguiente cuadro de diálogo corresponde a la selección de componentes del
lenguaje de compilación del MPLAB. Se recomienda dejar activadas las casillas que se
muestran en la figura 3.1.1.4, ya que no se trabajará en un sistema operativo inferior a
Windows 95. A continuación se debe dar click en el botón “Next”.
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Figura 3.1.1.4. Selección de los componentes del lenguaje MPLAB.
Uno de los últimos pasos de este proceso consiste en especificar el directorio donde
se desea instalar el programa MPLAB como se observa en la figura 3.1.1.5;
Se recomienda instalar el paquete en la ruta que se sugiere por defecto, la cual es
C:\Archivos de programa\MPLAB.
En dicho directorio se podrán almacenar los proyectos creados, así como los
programas construidos en cada uno de ellos. Al igual que en los cuadros anteriores, se debe
dar click en el botón “Next” para continuar con la instalación.
En la siguiente pantalla se ofrece la opción de hacer una copia de seguridad de los
archivos existentes en el directorio y que posiblemente sean reemplazados, para continuar
con la instalación se debe elegir la opción más conveniente y dar click en el botón “Next”.
La opción de introducir accesos directos del programa al menú de inicio y al
escritorio se presenta en la siguiente pantalla; en este caso, el usuario deberá elegir la
opción que más le convenga y dar click en “Next”.
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Figura 3.1.1.5. Selección del directorio de instalación
Una vez instalado el MPLAB, se puede ejecutar este programa dando un click al
Botón de “Inicio”, después al submenú “Programas”, a continuación al Submenú
“Microchip MPLAB” y por último al acceso directo del programa, etiquetado como
MPLAB.
La forma más fácil y directa de ejecutar el programa es dando un doble click al
icono del MPLAB que representa su acceso directo y que está situado en el escritorio de
Windows, dicho icono se muestra en la figura 3.1.1.6.
Figura 3.1.1.6. Icono del MPLAB
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La apariencia del programa MPLAB es similar a cualquier otro programa diseñado
para el ambiente gráfico de Windows. Contiene una barra de título que muestra el icono de
la aplicación y el nombre del programa, una barra de menú, una barra de herramientas,
botones de control y una barra de estado, tal como se muestra en la figura 3.1.1.7.
Figura 3.1.1.7. Aspecto de la aplicación MPLAB
3.1.2 Edición de programas
Antes de editar un programa es necesario configurar el modo de desarrollo, lo cual
se puede hacer accediendo al menú Opciones (options) y a continuación dando un click en
“Development Mode” (Modo de Desarrollo), apareciendo un cuadro de diálogo como el
que se muestra en la figura 3.1.2.1.
Mediante la pestaña “Tools” del cuadro de diálogo “Development Mode” es posible
configurar al MPLAB como solo editor o como Simulador. En ambos caso se debe
seleccionar el tipo de microcontrolador que se va utilizar de acuerdo al programa a
desarrollar.
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Figura 3.1.2.1. Configuración del modo de desarrollo
La función de Simulador deberá ser seleccionada, así como el PIC16F84A ubicado
en la lista desplegable correspondiente a los dispositivos que soporta el programa MPLAB.
Una vez que se ha especificado el modo de operación y el dispositivo a emplear, se debe
dar click en el botón etiquetado como “OK”.
El MPLAB, al igual que muchos otros programas, trabaja mediante proyectos, por
lo tanto, para trabajar con un archivo, es necesario que esté incluido en un proyecto.
El primer paso para editar en proyecto es accediendo al menú “Project” y
seleccionando la opción “New Project”.
A continuación aparecerá un cuadro de diálogo como el que se muestra en la figura
3.1.2.2; en el cuadro de texto “File Name” se debe escribir el nombre del proyecto que se
desea crear.
En la estructura de carpetas de la parte derecha se debe indicar la ubicación en el
disco duro donde se guardará el nuevo proyecto. Nótese que la extensión de un proyecto de
MPLAB es “*.pjt”. A continuación, se debe dar click en el botón “OK”.
Después de esto, aparecerá el cuadro de diálogo de “Edit Project”, al cual por el
momento no se le modificará ninguna opción, solo deberá de darse click en el botón “OK”
para culminar la creación de este nuevo proyecto.
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Figura 3.1.2.2. Creación de un nuevo proyecto
Una vez que se ha creado un proyecto, se puede crear un nuevo archivo mediante el
menú “File” y seleccionando la opción “New”. A continuación aparecerá un cuadro de texto
en el cual se podrá editar el programa deseado, justo como se muestra en la figura 3.1.2.3.
Figura 3.1.2.3. Ventana de edición para el programa.
Se debe tener en cuenta que la primera columna del cuadro de texto está reservada
para las etiquetas que son nombres simbólicos que se asignan a una dirección de memoria.
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Dichas etiquetas deben empezar por una letra, deben empezar en la primera posición de la
columna uno, pueden incluir caracteres alfanuméricos, líneas de subrayado e interrogación,
además su longitud no debe exceder de 31 caracteres y no pueden usarse expresiones que
ya utiliza el ensamblador, tales como instrucciones, directivas del propio ensamblador,
nombres de registros especiales (SFR) o el nombre de cada uno de los bits de los registros
especiales.
Por ejemplo, cuando se escribe la palabra “inicio”, se está asignando el símbolo de
inicio a un valor propio del microcontrolador, que es la dirección de memoria
correspondiente donde quedará grabada esa instrucción.
En la segunda columna se puede comenzar a escribir la operación o el mnemónico
de la instrucción del microcontrolador o las directivas del ensamblador; normalmente se
ocupa una tabulación mediante la tecla "Tab" para que el cursor salte a la segunda columna
y se pueda empezar a escribir la instrucción.
En la tercera columna se escribe o indican los operandos de la instrucción, que son
los registros o cantidades sobre las que se realizan las operaciones o instrucciones. Un
operando puede ser un registro de la memoria de datos o un valor constante que
comúnmente se conoce como literal. Cuando se utilizan dos operandos, el primero es el
operando fuente y el segundo es el operando destino.
Cuando se desea realizar un comentario, se debe escribir un símbolo de punto y
coma (";") seguido de la indicación deseada. El punto y coma es un delimitador y hace que
el ensamblador ignore la línea de texto que se encuentra a la derecha de él.
Una vez que se ha completado el programa, o cuando el usuario lo decida, se debe
guardar el archivo mediante el menú “File”, y la opción “Save As”.
Después de esto, aparecerá el cuadro de diálogo de “Save file as”. En el cuadro de
texto “File Name” se debe especificar el nombre con que se desea guardar el archivo.
Nótese que la extensión del archivo en ensamblador debe ser “*.asm”. En la estructura de
carpetas de la derecha se debe elegir la ubicación en la que se podrá encontrar el archivo
para modificaciones posteriores. A continuación se debe dar un click en el botón “OK”,
justo como se muestra en la figura 3.1.2.4.
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Figura 3.1.2.4. Cuadro de diálogo para guardar un archivo
Una vez que el archivo se ha guardado, es necesario incorporarlo al proyecto de la
siguiente manera. Mediante el menú “Project” y la opción “Edit Project”, debe accederse al
cuadro de diálogo de “Edit Project” como se muestra en la figura 3.1.2.5. El siguiente paso
es dar un click en el botón etiquetado como “Add Node ...” que nos permitirá incorporar al
proyecto el archivo que se acaba de editar.
Figura 3.1.2.5. Incorporación de un archivo a un proyecto
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El siguiente paso es seleccionar el archivo que contiene el programa editado y dar
click en el botón “Aceptar” del cuadro de diálogo “Add Node” que se muestra en la figura
3.1.2.6. Después de esto, aparecerá automáticamente el cuadro de diálogo “Edit Project”.
Figura 3.1.2.6. Cuadro de diálogo “Add Node”
Una vez que se ha agregado el archivo que contiene el programa al proyecto, se
visualizará su nombre en el margen etiquetado como “Project Files”, para finalizar se
deberá dar click en el botón “OK”, justo como en la figura 3.1.2.7.
Figura 3.1.2.7. Adición de un archivo al proyecto
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3.1.3 Compilación de programas
Compilar un programa consiste en un proceso de conversión desde un código fuente
a un lenguaje máquina, que en este caso corresponde al microcontrolador PIC16F84A.
Para realizar la compilación se necesita abrir el proyecto que contiene el archivo a
compilar mediante el menú “Project” y la opción “Open Project”.
Una vez definidos los archivos del proyecto, para compilarlos en el MPLAB se
deberá elegir el menú “Project” y dar click en la opción “Make Project”; con esta opción, si
no ha habido errores, se generará un archivo *.hex a partir de nuestro código fuente ubicado
en el archivo *.asm. Mientras el compilador revisa las instrucciones escritas en el
programa, aparece un cuadro de diálogo como el que se muestra en la figura 3.1.3.1.
Figura 3.1.3.1. Compilación de un programa.
Cuando el MPLAB intenta generar el archivo *.hex puede avisar de tres tipos de
eventos: los errores (errors), los avisos (warnings) y mensajes (messages), los cuales
pueden imposibilitar que se cree dicho archivo. En la ayuda del MPLAB se describen uno a
uno estos eventos.
El archivo *.hex generado es almacenado en el mismo directorio donde fue
guardado el archivo *.asm.
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Cuando la compilación resultó exitosa y no ocurrió ningún error, se muestra una
ventana que indica la construcción completa del archivo *.hex, justo como se muestra en la
figura 3.1.3.2.
Figura 3.1.3.2. Ventana que indica una correcta compilación
Una vez que se ha creado el archivo *.hex, es posible observar el código generado
que se grabará en el microcontrolador mediante el menú “Window”, y la opción “Program
Memory”, tal como se muestra en la figura 3.1.3.3.
Figura 3.1.3.3. Ventana que muestra el código correspondiente a la memoria de programa
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3.1.4 Simulación de programas
Como primer paso para la simulación, se debe de asegurar que el modo de
desarrollo del MPLAB está en simulador y que el dispositivo que se especifica es el
correcto. Dicha acción se puede realizar mediante el menú ”Options” y la opción
“Development Mode”.
En la pestaña “Clock” del cuadro de diálogo “Development Mode” es posible
especificar la frecuencia a la cual trabajará físicamente el microcontrolador, dicha
frecuencia estará en función al tipo de oscilador, mismo que también deberá ser indicado en
esta sección, justo como se muestra en la figura 3.1.4.1.
Figura 3.1.4.1. Configuración del oscilador y la frecuencia de operación.
Dentro de este mismo cuadro de diálogo “Development Mode”, es posible habilitar
o deshabilitar el Watch Dog Timer ó Perro Guardián, desde la pestaña “Configuration”, tal
como se muestra en la figura 3.1.4.2.
Un simulador permite ejecutar en una computadora el programa que se pretende
grabar en el microcontrolador.
Para simular un programa en el MPLAB, es necesario abrir el proyecto que contiene
el archivo con el programa a comprobar, esto se hace mediante el menú “Project” y la
opción “Open Project”.
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Figura 3.1.4.2. Configuración del Perro Guardián.
Una condición inviolable para simular el programa es que el archivo *.asm debe de
estar compilado, de otra forma, aparecerá un mensaje indicando que no hay información de
depuración disponible en el proyecto.
Una vez que se tiene abierto el proyecto, se debe abrir el archivo *.asm que se desea
simular. Cuando el programa ya ha sido compilado no es necesario hacerlo de nuevo, ya
que el MPLAB informa de la existencia el archivo *.hex.
Durante la simulación del programa puede ser interesante ver en qué posiciones se
alojan las instrucciones que están ejecutándose. Esto es posible a través de la ventana de
“Memoria de programa”, la cual puede ser mostrada mediante el menú “Window” y la
opción “Program Memory”. La información que se muestra en esta ventana puede
visualizarse en diferentes formatos, los cuales pueden ser elegidos al dar un click en el
icono de “Program Memory” ubicado en esquina superior izquierda de la barra de título de
esta misma ventana. La ventana “Program Memory” se muestra en la figura 3.1.4.3.
Estos formatos hacen que se muestre el código de instrucciones en hexadecimal o
tal como se ha escrito, facilitando así su comprobación. Además aparece información
adicional sobre el número de cada instrucción y su posición dentro de la memoria de
programa.
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Figura 3.1.4.3. Ventanas útiles al realizar simulaciones.
La ventana general de registros (File Register Window) y la de los registros
especiales (Special Function Register Window) también suelen ser muy útiles a la hora de
hacer una simulación. Los registros especiales son los específicos y los generales reúnen
tanto a los específicos como a los generales. Dichas ventanas se muestran en la parte media
superior y superior izquierda de la figura 3.1.4.3.
Si el programa que se ha diseñado trabaja con la memoria EEPROM de datos, es
posible visualizar los valores que contiene en la ventana “EEPROM Window”. Dicha
ventana se muestra al acceder al menú “Window” y al elegir la opción “EEPROM
Memory”. La apariencia de la ventana “EEPROM Window” se muestra en la figura 3.1.4.4.
Otra alternativa es decidir si el programa que se va a simular debe mostrarse tal y
como se ha editado o con información adicional que proporciona el simulador al
ensamblarlo, como las direcciones de cada instrucción, etiquetas definidas, número de
posiciones de la memoria de instrucciones sin utilizar, etc. Esta información está disponible
en la ventana de listado, misma que puede visualizarse mediante el menú Window y la
opción “Absolute Listing”. Dicha ventana se muestra en la figura 3.1.4.5.
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Figura 3.1.4.4. Ventana de la memoria de datos EEPROM.
Una vez que se tienen disponibles varias ventanas es necesario ordenarlas para su
visualización óptima. Una opción para ordenar un número considerable de ventanas es
acceder al menú “Window” y seleccionar la opción “Title Horizontal”, que como su
nombre lo indica colocará las ventanas en un orden horizontal.
Figura 3.1.4.5. Ventana de listado
Para simular un programa es necesario elegir una opción de esta función, dicha
modalidad deberá ser elegida de acuerdo a lo que desea observar en el programa. Puede ser
que solo se quiera observar el resultado final de un registro, o quizás ver el desarrollo de un
segmento del programa del cual se desconoce si realmente funciona, o bien visualizar paso
a paso todo el programa o parte de él.
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Antes de ejecutar la simulación debe hacerse un reset general del sistema mediante
el menú “Debug”, luego el submenú “Run” y finalmente la opción “Reset”. Cada vez que
se realice una simulación, y se quiera volver a empezar debe de hacerse un reset.
Para comenzar la simulación de debe dar click en el menú “Debug”, entrar al
submenú “Run” y seleccionar la opción “Run”. En esta opción de simulación solo se
pueden observar visualmente el valor de los registros y las posiciones de memoria cuando
se detenga la simulación, ya que el sistema pretende ejecutar el programa a la velocidad
especificada del oscilador perteneciente al microcontrolador.
Para detener la simulación se debe entrar al menú “Debug”, acceder al submenú
“Run” y seleccionar la opción “Halt”.
El siguiente tipo de simulación es de mucha utilidad, ya que mientras se ejecutan las
instrucciones, una franja negra de selección ilumina la sentencia próxima a procesar. Dicha
opción de simulación puede ejecutarse accediendo al menú “Debug”, luego al submenú
“Run” y seleccionando la opción “Animate”. La diferencia de esta modalidad de
simulación es que en el modo “Run” no se ve cómo se van modificando los registros,
aunque internamente el proceso es el mismo, y una vez ejecutado el código, el contador de
programa sigue con las siguientes posiciones de la memoria de programa.
Otra forma de simular el programa en el MPLAB, es la modalidad de paso a paso.
La simulación paso a paso se puede ejecutar entrando al menú “Debug”, luego al submenú
“Run” y seleccionando la opción “Step”. La principal ventaja de este modo de ejecución es
que se ilumina la instrucción a ejecutar, pero no se realiza dicha instrucción hasta que se
oprime la tecla rápida de esta función, que es “F7”. De esta manera, cada vez que se oprima
“F7” se ejecutará una única instrucción, y es posible observar el valor que cada registro
toma tras cada instrucción.
Además, los cambios realizados se van resaltando en color rojo.
Si en un momento determinado se necesita solo ver qué sucede paso a paso en una
parte del programa y no en el programa completo, se puede modificar el valor del contador
del programa (PC) para que comience donde se requiere. Esto se realiza accediendo al
menú “Debug”, luego al submenú “Run” y finalmente mediante la opción “Change
Program Counter”. El uso de esta opción suele ser típico en programas muy largos donde la
simulación completa en el modo paso a paso sería demasiado tardada o complicada.
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En todos los modos de simulación es posible modificar el valor de una posición de
memoria o de un registro mediante el menú “Window” y la opción “Modify”. Tanto en la
modalidad de “Run” como en la de “Animate”, es necesario detener la simulación para
hacer una modificación a un registro. En la opción de simulación “Step” no es necesario
detener la ejecución del programa, ya que por defecto está temporalmente detenida hasta
que no se oprima la tecla “F7”.
Una vez que aparece el cuadro de diálogo “Modify”, primero se selecciona el área
de memoria donde se encuentra la posición o el registro que se desea cambiar en el margen
etiquetado como “Memory Area”, posteriormente se indica el sistema de numeración en el
que se especificará el nuevo valor en el margen llamado “Radix”, a continuación se escribe
la cantidad que se desea asignar en el cuadro de Texto “Data/Opcode” y por último la
dirección o registro en el que se desea escribir en la lista desplegable “Address”. Para
grabar dicha información solo debe darse un click en el botón etiquetado como “Write”. El
cuadro de diálogo “Modify” se muestra en la figura 3.1.4.6. Si se desea escribir en un rango
de memoria, solo se especifica la dirección final en la lista desplegable “End Address”y se
da un click en “Fill Range”.
Figura 3.1.4.6. Modificación del valor de un registro.
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CAPÍTULO 4. PROGRAMADORES Y PROGRAMACIÓN
DEL PIC
4.1 Uso del programador NOPPP
El NOPPP fue creado por Michael A. Covington de la empresa Covington
Innovations y está disponible de forma gratuita el la dirección electrónica
http://www.mindspring.com/~covington/noppp . El NOPPP emplea el puerto paralelo de
una computadora para enviar los datos al microcontrolador.
4.1.1 Circuito eléctrico del grabador
El programador de pics de pocos componentes (No-Parts Pic Programer), como su
nombre lo dice, es un programador simple para los microcontroladores PIC16C84,
PIC16F83 y PIC16F84. El NOPPP al igual que todos los programadores está compuesto
por un software que controla un circuito electrónico (hardware) para programar el PIC. El
programa contenido en el archivo *.asm y compilado en formato *.hex por el MPLAB, es
enviado por medio del software NOPPP al circuito programador, que a su vez se encarga de
cargar los datos en el dispositivo microcontrolador.
Este programador es muy sencillo y emplea componentes que no son difíciles de
conseguir. El NOPPP está integrado por partes que regularmente se tienen a la mano. El
circuito de este programador de PIC’s se muestra en la figura 4.1.1.1 La fuente de
alimentación propuesta se muestra en la figura 4.1.1.2.
Lista de materiales para el programador NOPPP:
•
R1, R7, R8 = 4.7kΩ
•
R2, R3, R4 = 1kΩ
•
R5 = 2.2kΩ
•
C1, C2 = 0.1µF
•
D1, D2 = 1N34
•
1 Zócalo para C.I. de 18 pines
116
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•
1 Conector DB-25
Figura 4.1.1.1. Diagrama eléctrico del programador NOPPP.
Lista de materiales para la fuente de alimentación:
•
1 Transformador (18-25V)
•
1 puente de diodos
•
C 1µF
•
D 1N914
•
Reguladores LM7812 y LM7805
Figura 4.1.1.2. Diagrama de la fuente de alimentación sugerida para el NOPPP.
117
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
4.1.2 Grabación de un programa en el microcontrolador
El “No-Parts Pic Programer” ha sido probado exitosamente en 15 diferentes puertos
paralelos, así como en computadoras que poseen un procesador 8088 a 4.77MHz hasta un
Pentium II a 300MHz, sin embargo no es recomendable ejecutarlo en sistemas operativos
como Windows XP, ya que el manejo de puertos es diferente a todas sus versiones
anteriores.
El programa NOPPP corre en un entorno de MS-DOS.
Una vez que se tiene el archivo *.hex, producto de la compilación del archivo
*.asm, el primer paso para grabar el programa en el microcontrolador consiste en ejecutar el
archivo Noppp.exe y especificar el puerto paralelo que se va a utilizar.
Después de especificar el puerto, que normalmente corresponde a LPT1, el siguiente
paso consiste en encender la alimentación del circuito eléctrico correspondiente al NOPPP.
A continuación de debe elegir el dispositivo a emplear por medio de una letra que
corresponde a cada uno de ellos que soporta este programador.
El siguiente paso es colocar el microcontrolador en el zócalo del circuito eléctrico
del NOPPP.
Como penúltimo paso, aparecerá un menú que indica todas las posibilidades del
software NOPPP y su respectivo programador.
Para cargar el pic con el programa diseñado se elige la opción de “Load HEX file” y
como paso final se indica la ruta donde se encuentra el archivo *.hex, como por ejemplo:
C:\program\prueba.hex
Una vez que se ha cargado el programa, el microcontrolador PIC se encuentra listo
para realizar las funciones a las que deberá responder de acuerdo al programa diseñado.
118
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
4.1.3 Grabación de la palabra de configuración
Cabe mencionar que el NOPPP no posee una utilidad para fijar la palabra de
configuración del PIC, por lo tanto es necesario que ésta se especifique en el mismo
programa contenido en el archivo *asm.
Antes del cuerpo del programa y después de haber indicado el tipo de dispositivo y
las librerías a usar, se escribe el código (__config H’XXX’). Dicha instrucción empieza
con un doble guión bajo y las tres equis representan el código en hexadecimal que resulta
del número binario formado por la palabra de configuración del PIC. En este caso, la
palabra de configuración del PIC16F84 es la que se muestra en la figura 4.1.3.1.
Los bits cero (menos significativo) y uno corresponden a la selección del tipo de
oscilador (RC, HS, XT, LP). El bit número 2 está destinado a la habilitación del
temporizador del perro guardián (WDT). El bit número tres corresponde a la habilitación
del temporizador de energización (PWRTE). Para el PIC16F84, el bit número cuatro
determina la configuración del código de protección. El número en binario que resulta de
estos bits se convierte a hexadecimal y es el que se escribe en la instrucción “Config”.
Figura 4.1.3.1. Palabra de configuración del PIC16F84 compuesta por cinco bits
119
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
De esta manera, si se desea encender la protección de código, habilitar el
temporizador de energización, deshabilitar el Perro Guardián y utilizar un oscilador del tipo
XT, el código resultante será 01001, y que equivale en hexadecimal a H“09”, con lo que la
instrucción “config” quedaría de la siguiente forma.
#define
_16F84
list
p=16F84
include
<p16f84.inc>
__config
H”09”
Figura 4.1.3.2. Aspecto físico del programador NOPPP.
El programador de pocos componentes NOPPP es una herramienta de desarrollo
muy simple y sencilla para el microcontrolador PIC16F84 de microchip. Su principal
característica consiste en la cantidad reducida de componentes que requiere el circuito
eléctrico para ensamblar el programador, sin embargo, esta cantidad reducida de elementos
determina las limitadas opciones que ofrece el software que controla al programador de
PIC’s; no obstante, es una muy buena opción para empezar a programar sin necesidad de
grandes inversiones. El aspecto físico de un programador NOPPP se muestra en la figura
4.1.3.2.
120
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
4.2 Uso del programador PonyProg2000
Este programa, a diferencia del NOPPP, posee varias utilidades como la lectura de
los datos, los programa guardados en el PIC o bien la determinación de la palabra de
configuración, sin necesidad de incluirla en el programa en forma de código.
El PonyProg es un software libre y fue creado por Claudio Lanconelli. Dicho
programa puede obtenerse gratuitamente en la dirección electrónica www.lancos.com
El PonyProg emplea el puerto serie de una computadora para enviar los datos al
microcontrolador.
4.2.1 Instalación
La instalación del PonyProg depende del sistema donde se desea usar el programa.
Para los sistemas operativos Windows 95 / 98 / Me ó NT / 2000, solo debe ejecutarse el
archivo de instalación que se muestra en la figura 4.2.1.1.
Figura 4.2.1.1. Icono correspondiente al archivo de instalación del PonyProg2000
Una vez iniciada la utilidad de instalación, aparecerá una ventana mostrando la
bienvenida a dicho proceso. Para continuar, se deberá dar un click en el botón etiquetado
como “Next”, justo como se muestra en la figura 4.2.1.2.
121
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Figura 4.2.1.2. Bienvenida al proceso de instalación.
Después del paso anterior, la siguiente ventana requiere que se especifique la
ubicación física en el disco duro, donde se desean guardar los archivos correspondientes a
la aplicación PonyProg 2000.
Esta ventana también muestra el espacio libre en MB que el programa requiere en el
disco duro. Una vez especificada la ruta de instalación, se deberá dar click al botón “Next”,
tal como se puede apreciar en la figura 4.2.1.3.
Una vez realizado el paso anterior, solo es necesario seguir las instrucciones
restantes de la aplicación en curso.
Cuando la instalación ha finalizado, es recomendable reiniciar la computadora para
completar el proceso de registro en la configuración del sistema operativo.
122
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Figura 4.2.1.3. Selección de la ruta de instalación.
Cuando la instalación ha finalizado, el PonyProg2000 es agregado al menú de
programas con el mismo nombre.
La forma más fácil de abrir el PonyProg2000 consiste en dar doble click al icono
que representa su acceso directo y que se encuentra situado en el escritorio de windows.
Dicho icono se muestra en la figura 4.2.1.4.
Figura 4.2.1.4. Acceso directo al PonyProg2000
123
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Cuando la aplicación se ha iniciado, la ventana principal del PonyProg2000 luce
como se muestra en la figura 4.2.1.5. Dicha ventana contiene todos los componentes que
poseen los programas diseñados para windows.
Figura 4.2.1.5. Ventana principal del PonyProg2000
La primera actividad dentro de este programador por el puerto serie, es
precisamente especificar qué puerto se va a utilizar; el más común es el COM1, sin
embargo, esto depende de cada sistema. Esto puede realizarse a través del menú “Setup” y
de la opción “Interfase Setup”.
A continuación aparecerá una ventana donde se deberá elegir el tipo de interfase “SI
Prog I/O” y el puerto que se va a emplear, justo como se muestra en la figura 4.2.1.6. Si no
se elige el puerto correcto, el programador no funcionará y nunca se podrá realizar
cualquier tipo de operación con el microcontrolador. Una vez definida la configuración del
puerto, se deberá dar click en el botón etiquetado como “Ok”.
124
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Figura 4.2.1.6. Configuración del puerto.
Siempre que se encienda la computadora y se pretenda trabajar con el
PonyProg2000, es necesario realizar una calibración del puerto. Dicho ajuste se hace
debido a que el sistema operativo pudiera emplear el puerto al mismo tiempo que el
programador serial, esta situación se evita mediante el menú “Setup” y la opción
“Calibration” . A continuación aparecerá un cuadro de diálogo que indica la calibración del
temporizador del bus, tal como se muestra en la figura 4.2.1.7. Para continuar con el
proceso, es necesario dar un click en el botón llamado “Yes”
Figura 4.2.1.7. Calibración del temporizador del bus serial.
125
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Cuando la calibración ha terminado, el PonyProg 2000 muestra un mensaje
informando al usuario de este acontecimiento, justo como se muestra en la figura 4.2.1.8.
Para seguir trabajando solo se deberá dar un click al botón etiquetado como “Ok”.
Figura 4.2.1.8. Finalización de la calibración
Es indispensable que cada vez que se empieza a trabajar con el PonyProg2000, se
especifique el tipo de dispositivo que se va a emplear, ya que dicho programa soporta una
gran variedad de microcontroladores y memorias.
Esta acción se realiza seleccionando la familia de microcontroladores y a
continuación, el tipo de dispositivo en las listas desplegables ubicadas en el lado derecho de
la barra de herramientas; en este caso se debe seleccionar la familia “PIC MICRO” y
posteriormente el “PIC16F84A”, tal como se muestra en la figura 4.2.1.9.
Figura 4.2.1.9. Selección del tipo de dispositivo.
126
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4.2.2 Circuito eléctrico del grabador
El hardware encargado de recibir los datos del PonyProg es el comisionado para
transmitir dicha información al microcontrolador, por lo que cualquier conexión errónea en
el circuito, causará un error en cualquier proceso relacionado con el dispositivo.
La lista de materiales del PonyProg es mucho más extensa que la del programador
NOPPP. La razón reside en que el primero contiene más utilidades.
Lista de materiales:
•
R1, R2, R3, R6 = 4.7KΩ
•
R4, R9 = 1KΩ
•
R5 = 2.2KΩ
•
R7 = 10KΩ
•
R8 = 100KΩ
•
C1, C2, C3 = 100µF
•
C4, C5, C6, C7 = 100nF
•
D1,D2 = 1N4007
•
D3, D4, D5 = Zener 5.1V ½ W
•
Q1, Q2 = BC548
•
Q3 = BC558
•
LM7812
•
LM7805
•
Puente de diodos
•
Transformador a 24Vca – 1 A
•
Conector DB-9 Hembra
•
Zócalo para Circuito integrado de 18 pines
127
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El diagrama eléctrico del programador PonyProg2000 para el microcontrolador
PIC16F84A se muestra en la figura 4.2.2.1. Nótese que se incluye la fuente de
alimentación; sin embargo si ya se posee una fuente de 13 Volts y una de 5 Volts, solo se
debe tomar en cuenta el diagrama a partir de la salida de los reguladores.
Figura 4.2.2.1. Diagrama eléctrico del PonyProg 2000
Para realizar cualquier procedimiento que involucre la transferencia de datos entre
el programador PonyProg 2000 y el hardware (circuito del grabador), es necesario
mantener situado al dispositivo microcontrolador en su zócalo y por supuesto, tener
alimentación en el grabador, así como una conexión física entre éste y el puerto serial de la
computadora. Dicha conexión debe hacerse mediante un cable donde cada terminal se
adapte a la forma donde debe ser enchufado.
También es importante poner especial atención en que el programador establece una
conexión por medio del puerto serial, lo cual significa que el sistema debe ser capaz de ser
controlado mediante un ratón tipo PS-2, ya que es muy complejo operar en PonyProg2000
por medio del teclado.
128
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4.2.3 Procedimiento para leer el microcontrolador
Para leer el microcontrolador se debe acceder al menú “Command” y dar click a la
opción “Read All”, con lo que aparecerá una barra de proceso como la que se muestra en la
figura 4.2.3.1. Después de esta acción, aparecerá en la pantalla principal el programa que
contiene el microcontrolador. Dicho programa se puede almacenar mediante el menú “File”
y la opción “Save Device File As ...” para posteriores grabaciones en otros dispositivos
similares.
Figura 4.1.3.1. Proceso de lectura del PIC
4.2.4 Procedimiento para leer la palabra de configuración (Fusibles)
La palabra de configuración, mejor conocida como fusibles del PIC, se puede leer
accediendo al menú “Command” y la opción “Security and Configuration Bits”, con lo que
aparecerá un cuadro de diálogo al cual se deberá dar un click en el botón etiquetado como
“Read” para visualizar el estado de los fusibles. Dicha ventana se muestra en la figura
4.2.4.1.
Figura 4.2.4.1. Lectura de la palabra de configuración
129
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La interpretación de las casillas de verificación, del cuadro de diálogo de la palabra
de configuración es la siguiente.
•
CP: Si está activada la casilla, el código de protección está activado.
•
PWRTE: Si está activada la casilla, el temporizador de encendido está activado.
•
WDTE: Si está activada la casilla, el WDT está desactivado.
•
FOSC1,FOSC0: Bits de selección del oscilador
Casilla desactivada, Casilla desactivada:
Oscilador RC
Casilla desactivada, Casilla activada:
Oscilador HS
Casilla activada,
Casilla desactivada:
Oscilador XT
Casilla activada,
Casilla activada:
Oscilador LP
4.2.5 Grabación de un programa en el microcontrolador
Para grabar un programa, es necesario poseer el archivo *.hex, el cual se deberá
abrir por medio del menú File, y la opción “Open Device File”. A continuación aparecerá
una ventana en la que deberá escogerse la ruta y el archivo a utilizar, tal como se muestra
en la figura 4.2.5.1.
Figura 4.2.5.1. Selección del programa a grabar en el PIC.
130
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha abierto el archivo *.hex, para grabar en el PIC el programa que contiene
este archivo, es necesario acceder al menú “Comand” y posteriormente a la opción”Write
All”.
A continuación aparecerá una advertencia preguntado si se está seguro de escribir en
el dispositivo, ya que de aceptar, se perderán los datos que éste contenga. Para continuar
con el proceso de escritura, es necesario dar un click al botón etiquetado como “Yes”, justo
como se muestra en la figura 4.2.5.2.
Figura 4.2.5.2. Advertencia al escribir en el PIC.
Después de indicar que se desea escribir el programa cargado por el PonyProg2000
en el dispositivo, aparecerá una barra de proceso que indica el porcentaje realizado del
mismo, tal como se muestra en la figura 4.2.5.3.
Figura 4.2.5.3. Proceso de escritura.
131
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
4.2.6 Grabación de la palabra de configuración en el PIC
Para grabar la palabra de configuración del PIC, es necesario acceder a la ventana
que muestra el estado de los fusibles mediante el menú “Command” y ejecuntando la
opción “Security and Configuration Bits”. Después de esta acción aparecerán las casillas de
verificación de cada bit , las cuales deben ser llenadas de acuerdo a la conveniencia del
usuario. Para escribir la palabra de configuración en el dispositivo solo es necesario dar
click en el botón “Write” después de haber hecho las modificaciones pertinentes; justo
como se muestra en la figura 4.2.6.1.
Figura 4.2.6.1. Escritura de los fusibles del microcontrolador
4.2.7 Procedimiento para borrar el PIC
Para eliminar por completo todos los datos del microcontrolador, solo es necesario
acceder al menú “command” y elegir la opción “Erase”.
Se debe tener especial cuidado con esta opción, ya que no se muestra ningún
mensaje posterior a la ejecución de esta función y se borra inmediatamente el dispositivo.
Cuando el borrado se está realizando, se muestra una barra de proceso que indica el
porcentaje completado de esta acción, tal como se muestra en la figura 4.2.7.1.
132
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha completado la eliminación de datos, aparece un mensaje que
indica la culminación de dicho proceso, tal como se muestra en la figura 4.2.7.1.
Figura 4.2.7.1. Mensajes que indican la eliminación de la información contenida en el PIC.
133
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
CAPÍTULO 5. PRÁCTICAS SUGERIDAS
5.1 Práctica No. 1 Manejo de puertos (Como entrada y salida de datos)
5.1.1 Objetivo
Que el lector aprenda a utilizar los puertos del PIC, así como los mnemónicos
utilizados para configurarlos.
5.1.2 Descripción
Se configura el puerto A como entrada de datos y el puerto B como salida. Una vez
que se introduce un dato en el puerto A, dicho dato será reflejado en el puerto B mediante el
encendido de los Leds.
5.1.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 1 se muestra en la figura 5.1.3.1.
(
)
(
)
(
)
Figura 5.1.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 1.
134
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.1.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 5 Resistencias de 10 KΩ
• 5 Resistencias de 560Ω
• 1 Resistencia de 100Ω
• 4 Led’s
• 5 Interruptores miniatura
5.1.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
135
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;============================ Práctica_01 ==========================
; Se colocan cuatro interruptores en las líneas RA0, RA1, RA2, RA3,
; del puerto A del PIC16F84A y cuatro diodos Led en las líneas
; RB0, RB1, RB2, RB3, del puerto B.
; Mediante los interruptores se introduce un número binario de cuatro
; bits, el cual deberá ser reflejado en los Led's del puerto B.
;============================== INICIO ================================
#define __16f84
LIST P = 16F84A
;============================
ESTADO
PORT_A
PORT_B
w
EQU
EQU
EQU
EQU
0x03
0x05
0x06
0x00
;Comando que indica el pic usado
Etiquetas ==============================
;Dirección del reg. Estado en hex
;Dirección del Puerto A en hex
;Dirección del Puerto B en hex
;w = 0
;============================== Programa ==============================
inicio
bucle
ORG
goto
0
inicio
;Dirección del vector de reset
;Salto a inicio
bsf
movlw
movwf
movlw
movwf
bcf
ESTADO,5
b'11111111'
PORT_A
b'00000000'
PORT_B
ESTADO,5
;Se pone en 1 el
;w = b'11111111'
;Se configura el
;w = b'00000000'
;Se configura el
;Se pone en 0 el
movf
movwf
goto
PORT_A,w
PORT_B
bucle
;Mueve el valor del puerto A a w
;Mueve w al puerto B
;Salto a bucle
bit 5 del reg. ESTADO
puerto A como entrada
puerto B como entrada
bit 5 del reg. ESTADO
;================================= Fin ================================
end
;Nota: para este programa no importa la frecuencia de oscilación
136
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_01.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_01.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_01.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.1.5.1.
Figura 5.1.5.1. Circuito de aplicación para la práctica 1.
Cuando el circuito de aplicación esté terminado y el PIC ya tenga grabado el
programa correspondiente, se inserta el dispositivo en dicho circuito y después se enciende
la fuente de alimentación para probar su correcto funcionamiento.
5.1.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida
de la siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ.
137
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.2 Práctica No. 2 Encendido y apagado de un led.
5.2.1 Objetivo
En esta práctica el lector aprenderá a utilizar ciclos anidados para crear un retardo
de encendido y apagado de un led.
5.2.2 Descripción
Para la realización de este programa se implementó la utilización de ciclos
anidados, los cuales ocasionarán una pérdida de tiempo en el PIC, debido a su alta
frecuencia de operación. Esto dará un efecto de parpadeo en la salida del puerto B.
5.2.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 2 se muestra en la figura 5.1.3.1.
138
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(
)
(
)
NO
SI
Figura 5.2.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 2.
139
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.2.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg ó NOPPP
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg ó NOPPP
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 1 Resistencias de 10 KΩ
• 1 Resistencias de 560Ω
• 1 Resistencia de 100Ω
• 1 Led
• 1 Interruptor miniatura
5.2.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
140
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;============================ Práctica_02 =============================
;Programa que prende y apaga un led a una determinada frecuencia
;El led debe estar conectado en el pin RB0 del puerto B del PIC
;============================== INICIO ================================
#define __16f84
LIST P = 16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================= Etiquetas ==============================
ESTADO
PC
PORT_A
PORT_B
w EQU
REG_1
REG_2
REG_3
VALOR1
VALOR2
VALOR3
EQU
EQU
EQU
EQU
0x00
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0x03
0X02
0x05
0x06
0x0C
0x0D
0x0E
0x30
0x40
0x50
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;w = 0
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Valor que
;Valor que
;Valor que
del
del
del
del
reg. Estado en hex
reg. PC en hex
puerto A en hex
puerto B en hex
del registro REG_1
del registro REG_2
del registro REG_3
se asigna a VALOR1
se asigna a VALOR2
se asigna a VALOR3
;============================= Programa ===============================
ORG
goto
ORG
inicio call
bucle movlw
movwf
call
movlw
movwf
call
goto
0
inicio
5
;Vector de reset
;Salto a inicio
config
0x00
PORT_B
retardo
0x01
PORT_B
retardo
bucle
;Llamada a la rutina
;Mueve 0x01 a w
;Mueve w al puerto B
;Llamada a la rutina
;Mueve 0x02 a w
;Mueve w al puerto B
;Llamada a la rutina
;Salto a bucle
config
(apaga Led)
retardo
(prende Led)
retardo
;============================== Rutinas ===============================
config bsf
movlw
movwf
movlw
movwf
bcf
return
ESTADO,5
b'11111111'
PORT_A
b'00000000'
PORT_B
ESTADO,5
;Se pone en 1 el
;w = b'11111111'
;Se configura el
;w = b'00000000'
;Se configura el
;Se pone en 0 el
bit 5 del reg. estado
w = 0XFF
puerto A como entradas
w = 0X00
puerto B como salidas
bit 5 del reg. estado
141
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
retardo movlw
movwf
tres
movlw
movwf
dos
movlw
movwf
uno
decfsz
goto
decfsz
goto
decfsz
goto
return
VALOR1
REG_1
VALOR2
REG_2
VALOR3
REG_3
REG_3
uno
REG_2
dos
REG_1
tres
;Carga w con el número 30 (VALOR1)
;Mueve w al registro REG_1
;Carga w con el número 40 (VALOR2)
;Mueve w al registro REG_2
;Carga w con el número 50 (VALOR3)
;Mueve w al registro REG_3
;Decrementa el valor de REG_3 en 1
;Salto a uno
;Decrementa el valor de REG_2 en 1
;Salto a dos
;Decrementa el valor de REG_1 en 1
;Salto a tres
;Retorno desde subrutina
;================================ Fin =================================
end
;Fin del programa
;Nota: La frecuencia externa debe ser de 4MHz (Cristal de 4MHz)
142
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_02.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_02.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_02.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.2.5.1.
Figura 5.2.5.1. Circuito de aplicación para la práctica 2.
Cuando el circuito de aplicación esté terminado y el PIC ya tenga grabado el
programa correspondiente, se inserta el dispositivo en dicho circuito y después se enciende
la fuente de alimentación para probar su correcto funcionamiento.
5.2.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ.
143
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.3 Práctica No. 3 Secuencia de leds
5.3.1 Objetivo
Que el lector pueda realizar una sencilla secuencia de leds con la utilización del
mnemotécnico LRF.
5.3.2 Descripción
Este simple circuito muestra una llamativa secuencia de encendido de leds, los
cuales dan la sensación de un corrimiento hacia la izquierda, debido a la rotación generada
por el mnemónico LRF. La experiencia de la práctica anterior servirá para la utilización de
un tiempo de retardo.
5.3.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 3 se muestra en la figura 5.3.3.1.
144
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
(
)
NO
SI
NO
SI
NO
SI
Figura 5.3.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 3.
145
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.3.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 1 Resistencias de 10 KΩ
• 8 Resistencias de 560Ω
• 1 Resistencia de 100Ω
• 8 Led’s
• 1 Interruptores miniatura
5.3.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
146
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;=========================== Práctica_03 ==============================
;Programa que realiza una determinada secuencia de Led's.
;Los led's deben conectarse en los pines del puerto B (RB0, RB1, RB2,
;RB3, RB4, RB5, RB6, RB7).
;Se deben conectar los led's con su respectiva resistencia limitadora
;de corriente.
;============================= INICIO =================================
#define __16f84
LIST P = 16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================ Etiquetas ===============================
ESTADO
PORT_A
PORT_B
w
REG_1
REG_2
REG_3
VALOR1
VALOR2
VALOR3
AUX
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0x03
0x05
0x06
0x00
0x0C
0x0D
0x0E
0x30
0x40
0x50
0x0F
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;w = 0
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Valor que
;Valor que
;Valor que
;Dirección
del reg. ESTADO
del puerto A
del puerto B
del registro REG_1
del registro REG_2
del registro REG_3
se asigna a VALOR1
se asigna a VALOR2
se asigna a VALOR3
del registro AUX
;============================= Programa ===============================
inicio
bucle
ORG
goto
ORG
0
inicio
7
;Vector de reset
;Salto a inicio
call
movlw
movwf
movf
movwf
call
rlf
goto
config
0x03
AUX
AUX,w
PORT_B
retardo
AUX,1
bucle
;Llamada a la rutina config
;w = 0x03
;Carga w con el dato 0x03
;w = AUX
;Mueve w al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Rotacion a la izquierda, usando carry
;Salto a bucle
;============================ Subrutinas ==============================
config
bsf
movlw
movwf
movlw
movwf
bcf
return
ESTADO,5
;Se pone en 1 el bit 5 del reg. ESTADO
b'11111111' ;Carga w con el dato b'11111111'
PORT_A
;Configura el puerto A como entradas
b'00000000' ;Carga w con el dato b'00000000'
PORT_B
;Configura el puerto B como salidas
ESTADO,5
;Se pone en 0 el bit 5 del reg. ESTADO
;Retorno desde subrutina
147
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
retardo
tres
dos
uno
movlw
movwf
movlw
movwf
movlw
movwf
decfsz
goto
decfsz
goto
decfsz
goto
return
VALOR1
REG_1
VALOR2
REG_2
VALOR3
REG_3
REG_3
uno
REG_2
dos
REG_1
tres
;Carga w con el número 30 (VALOR1)
;Mueve w al registro REG_1
;Carga w con el número 40 (VALOR2)
;Mueve w al registro REG_2
;Carga w con el número 50 (VALOR3)
;Mueve w al registro REG_3
;Decrementa el valor de REG_3 en 1
;Salto a uno
;Decrementa el valor de REG_2 en 1
;Salto a dos
;Decrementa el valor de REG_1 en 1
;Salto a tres
;Retorno desde subrutina
;=============================== Fin ==================================
end
Nota: La frecuencia externa debe ser de 4MHz (Cristal de 4MHz).
148
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_03.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_03.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_03.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.3.5.1.
Figura 5.3.5.1. Circuito de aplicación para la práctica 3.
Cuando el circuito de aplicación esté terminado y el PIC ya tenga grabado el
programa correspondiente, se inserta el dispositivo en dicho circuito y después se enciende
la fuente de alimentación para probar su correcto funcionamiento.
5.3.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ.
149
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.4 Práctica No. 4 Secuencia de 0 a 9
5.4.1 Objetivo
En esta práctica se observará un conteo decimal de 0 a 9.
5.4.2 Descripción
Este circuito mostrará un conteo de 0 a 9. Esto es posible debido a la
implementación de secuencias de salida. Dichas secuencias corresponden a cada uno de los
números en decimal, por lo que el PIC mostrará un dato de salida que será representado por
el display como un número. Después de esto existirá un tiempo de espera y se mostrará el
siguiente número.
5.4.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 4 se muestra en la figura 5.4.3.1.
150
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Figura 5.4.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 4.
151
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.4.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 1 Resistencias de 10 KΩ
• 7 Resistencias de 560Ω
• 1 Resistencia de 100Ω
• 1 Display de cátodo común.
• 1 Interruptor miniatura
5.4.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
152
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;=========================== Práctica_04 ==============================
;Programa que muestra en un display de 7 segmentos un conteo del 0 - 9
;El display de 7 segmentos debe conectarse en los pines del puerto B de
;la siguiente manera:
;RB0-a, RB1-b, RB2-c, RB3-d, RB4-e, RB5-f, RB6-g.
;Recuerda que el PIC no puede entregar demasiada corriente, por eso,
;cuando conectes el display de 7 segmentos debes colocar resistencias
;limitadoras de corriente (iguales o mayores a 560 ohms)
;============================= INICIO =================================
#define __16f84
LIST P = 16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================ Etiquetas ===============================
PC
ESTADO
PORT_A
PORT_B
w
REG_1
REG_2
REG_3
VALOR1
VALOR2
VALOR3
AUX
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0X02
0x03
0x05
0x06
0x00
0x0C
0x0D
0x0E
0x30
0x40
0x50
0x0F
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;w = 0
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Valor que
;Valor que
;Valor que
;Dirección
del
del
del
del
reg. PC en hex
reg. ESTADO
puerto A
puerto B
del registro REG_1
del registro REG_2
del registro REG_3
se asigna a VALOR1
se asigna a VALOR2
se asigna a VALOR3
del registro AUX
;============================= Programa ===============================
inicio
bucle
ORG
goto
ORG
0
inicio
5
;Vector de reset
;Salto a inicio
call
movlw
call
movwf
call
movlw
call
movwf
call
movlw
call
movwf
call
movlw
call
movwf
config
0x00
tabla
PORT_B
retardo
0x01
tabla
PORT_B
retardo
0x02
tabla
PORT_B
retardo
0x03
tabla
PORT_B
;Llamada a la rutina config
;Carga w con el dato 0x00
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con el dato 0x01
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con el dato 0x02
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con el dato 0x03
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
153
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
call
movlw
call
movwf
call
movlw
call
movwf
call
movlw
call
movwf
call
movlw
call
movwf
call
movlw
call
movwf
call
movlw
call
movwf
call
goto
retardo
0x04
tabla
PORT_B
retardo
0x05
tabla
PORT_B
retardo
0x06
tabla
PORT_B
retardo
0x07
tabla
PORT_B
retardo
0x08
tabla
PORT_B
retardo
0x09
tabla
PORT_B
retardo
bucle
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con el dato 0x04
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con el dato 0x05
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con el dato 0x06
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con el dato 0x07
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con el dato 0x08
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con el dato 0x09
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Llamada a la rutina retardo
;Salto a bucle
;============================ Subrutinas ==============================
config
bsf
movlw
movwf
movlw
movwf
bcf
return
ESTADO,5
b'11111111'
PORT_A
b'00000000'
PORT_B
ESTADO,5
;Se pone en 1 el bit 5 del reg. ESTADO
;Carga w con el dato b'11111111'
;Configura el puerto A como entradas
;Carga w con el dato b'00000000'
;Configura el puerto B como salidas
;Se pone en 0 el bit 5 del reg. ESTADO
;Retorno desde subrutina
retardo
movlw
movwf
movlw
movwf
movlw
movwf
decfsz
goto
decfsz
goto
decfsz
goto
return
VALOR1
REG_1
VALOR2
REG_2
VALOR3
REG_3
REG_3
uno
REG_2
dos
REG_1
tres
;Carga w con el número 30 (VALOR1)
;Mueve w al registro REG_1
;Carga w con el número 40 (VALOR2)
;Mueve w al registro REG_2
;Carga w con el número 50 (VALOR3)
;Mueve w al registro REG_3
;Decrementa el valor de REG_3 en 1
;Salto a uno
;Decrementa el valor de REG_2 en 1
;Salto a dos
;Decrementa el valor de REG_1 en 1
;Salto a tres
;Retorno desde subrutina
tres
dos
uno
154
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
tabla
addwf
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
PC,1
; .gfedcba
b'00111111'
b'00000110'
b'01011011'
b'01001111'
b'01100110'
b'01101101'
b'01111101'
b'00000111'
b'01111111'
b'01101111'
;pc= PC+w
Codigo para 7seg catodo comun
;7 segmentos para el 0
;7 segmentos para el 1
;7 segmentos para el 2
;7 segmentos para el 3
;7 segmentos para el 4
;7 segmentos para el 5
;7 segmentos para el 6
;7 segmentos para el 7
;7 segmentos para el 8
;7 segmentos para el 9
;=============================== Fin ==================================
end
;Notas:
;La frecuencia externa debe ser de 4MHz (Cristal de 4MHz).
;Si se desea usar un display de 7 segmentos de ánodo comun, entonces
;se deberan complementar los datos de la tabla.
155
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_04.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_04.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_04.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.4.5.1.
Figura 5.4.5.1. Circuito de aplicación para la práctica 4.
Cuando el circuito de aplicación esté terminado y el PIC ya tenga grabado el
programa correspondiente, se inserta el dispositivo en dicho circuito y después se enciende
la fuente de alimentación para probar su correcto funcionamiento.
5.4.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ.
156
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.5 Práctica No. 5 Decodificador BCD a 7 segmentos
5.5.1 Objetivo
Que el lector sea capaz de implementar un driver decodificador de BCD a 7
segmentos. Así mismo el lector podrá darse cuenta del manejo de tablas.
5.5.2 Descripción
Las señales de entrada serán proporcionadas por medio de interruptores que se
encuentran conectados en el puerto A. La salida será visualizada en un display de 7
segmentos conectado al puerto B. En este programa la conversión de BCD a 7 segmentos se
realiza por medio de tablas.
5.5.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 5 se muestra en la figura 5.5.3.1.
(
)
(
)
Figura 5.5.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 5.
157
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.5.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 7 Resistencias de 10 KΩ
• 5 Resistencias de 560Ω
• 1 Resistencia de 100Ω
• 1 Display de cátodo común
• 5 Interruptores miniatura
5.5.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
158
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;============================ Práctica_05 =============================
;Se implementará el PIC16F84A como un codificador para un display de 7
;segmentos.
;Se colocan cuatro interruptores en las líneas RA0, RA1, RA2, RA3,
;del puerto A y un display de 7 segmentos en el puerto B.
;El display de 7 segmentos debe conectarse en los pines del puerto B de
;la siguiente manera:
;RB0-a, RB1-b, RB2-c, RB3-d, RB4-e, RB5-f, RB6-g.
;Recuerda que el PIC no puede entregar demasiada corriente, por eso,
;cuando conectes el display de 7 segmentos, debes colocar resistencias
;limitadoras de corriente (iguales o mayores a 560 ohms)
;Mediante los interruptores se introduce un número binario de cuatro
;bits, dicho número deberá ser presentado en el display de siete
;segmentos, pero en hexadecimal
;============================== INICIO ================================
#define __16f84
LIST P = 16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================= Etiquetas ==============================
ESTADO
PC
PORT_A
PORT_B
w
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0x03
0X02
0x05
0x06
0x00
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;w = 0
del
del
del
del
reg. Estado en hex
reg. PC en hex
puerto A en hex
puerto B en hex
; ============================= Programa ==============================
ORG
goto
ORG
0
inicio
5
inicio
call
config
;Llamada a la rutina config
bucle
movf
call
movwf
goto
PORT_A,w
tabla
PORT_B
bucle
;w = puerto A
;Llamada a la rutina tabla
;Se envian datos al puerto B
;Salto a inicio
159
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
; ============================== Rutinas ==============================
config
bsf
movlw
movwf
movlw
movwf
bcf
return
ESTADO,5
b'11111111'
PORT_A
b'00000000'
PORT_B
ESTADO,5
tabla
addwf
PC
; .gfedcba
b'00111111'
b'00000110'
b'01011011'
b'01001111'
b'01100110'
b'01101101'
b'01111101'
b'00000111'
b'01111111'
b'01101111'
b'01110111'
b'01111100'
b'00111001'
b'01011110'
b'01111001'
b'01110001'
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
;Se pone en 1 el
;w = b'11111111'
;Se configura el
;w = b'00000000'
;Se configura el
;Se pone en 0 el
bit 5 del reg. estado
w = 0XFF
port A como entradas
w = 0X00
port B como salidas
bit 5 del reg. estado
;pc= PC+w
Codigo para 7seg catodo comun
;7 segmentos para el 0
;7 segmentos para el 1
;7 segmentos para el 2
;7 segmentos para el 3
;7 segmentos para el 4
;7 segmentos para el 5
;7 segmentos para el 6
;7 segmentos para el 7
;7 segmentos para el 8
;7 segmentos para el 9
;7 segmentos para el A
;7 segmentos para el b
;7 segmentos para el C
;7 segmentos para el d
;7 segmentos para el E
;7 segmentos para el F
; ============================== Fin ================================
end
;Fin del programa
; Notas:
;Si se desea usar un display de 7 segmentos de ánodo comun,
;entonces se deberan complementar los datos de la tabla.
;Para este programa no importa la frecuencia de oscilación.
160
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_05.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_05.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_05.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.5.5.1.
Figura 5.5.5.1. Circuito de aplicación para la práctica 5.
Cuando el circuito de aplicación esté terminado y el PIC ya tenga grabado el
programa correspondiente, se inserta el dispositivo en dicho circuito y después se enciende
la fuente de alimentación para probar su correcto funcionamiento.
5.5.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ, a excepción de RA4 que debe ser
conectada a tierra.
161
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.6 Práctica No. 6 Contador de pulsos externos
5.6.1 Objetivo
Con esta práctica, el lector será capaz de implementar un circuito contador de
pulsos. Dicho conteo será de 0 a 9 y es mostrado en un display de 7 segmentos.
5.6.2 Descripción
La señal externa de pulsos es proporcionada por un pulsador, el cual puede ser
reemplazado por un optoacoplador, una fotorresistencia, fototransistor, fotodiodo o
cualquier otro dispositivo que proporcione una variación de voltaje. El conteo se lleva a
cabo mediante el incremento de un registro, el cual después será procesado por una tabla
para posteriormente ser codificado y finalmente mostrado en un display de 7 segmentos.
5.6.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 6 se muestra en la figura 5.6.3.1.
162
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
NO
SI
Figura 5.6.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 6.
163
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.6.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 2 Resistencias de 10 KΩ
• 7 Resistencias de 560Ω
• 1 Resistencia de 100Ω
• 1 Display de cátodo común
• 2 Interruptores miniatura
5.6.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
164
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;=========================== Práctica_06 ==============================
;Se programara el PIC para que funcione como un contador de pulsos
;externos (del 0 - 9).
;El conteo se podrá visualizar en un display de 7 segmentos.
;El display de 7 segmentos debe conectarse en los pines del puerto B de
;la siguiente manera:
;RB0-a, RB1-b, RB2-c, RB3-d, RB4-e, RB5-f, RB6-g.
;Recuerda que el PIC no puede entregar demasiada corriente, por esto,
;cuando conectes el display de 7 segmentos debes colocar resistencias
;limitadoras de corriente (iguales o mayores a 560 ohms).
;============================= INICIO =================================
#define __16f84
LIST P = 16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================ Etiquetas ===============================
PC
ESTADO
PORT_A
PORT_B
w
REG_1
REG_2
REG_3
VALOR1
VALOR2
VALOR3
AUX
DIEZ
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0X02
0x03
0x05
0x06
0x00
0x0C
0x0D
0x0E
0x10
0x20
0x20
0x0F
0x0A
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;w = 0
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Valor que
;Valor que
;Valor que
;Dirección
del
del
del
del
reg. PC en hex
reg. ESTADO
puerto A
puerto B
del registro REG_1
del registro REG_2
del registro REG_3
se asigna a VALOR1
se asigna a VALOR2
se asigna a VALOR3
del registro AUX
;============================= Programa ===============================
inicio
borra
bucle
boton
boton2
ORG
goto
ORG
0
inicio
5
;Vector de reset
;Salto a inicio
call
movlw
movwf
movf
call
movwf
btfss
goto
call
btfss
goto
goto
config
0x00
AUX
AUX,w
tabla
PORT_B
PORT_A,0
boton
retardo
PORT_A,0
sigue
boton2
;Llamada a la rutina config
;Carga w con 0x00
;Carga AUX con w
;Mueve AUX a w
;Llamada a la rutina tabla
;Mueve w al puerto B
;¿El boton esta oprimido?
;No (salto a boton)
;Si (Llamada a la rutina retardo)
;¿El boton sigue oprimido?
;No (salto a sigue)
;Si (salto a boton2)
165
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
sigue
call
incf
movf
xorlw
btfsc
goto
goto
retardo
AUX,1
AUX,w
DIEZ
ESTADO,2
borra
bucle
;Salto a la rutina retardo
;Incrementa AUX (AUX = AUX + 1)
;Mueve AUX a w
;Funcion Xor (¿es igual a 10?)
;¿AUX = DIEZ? (ESTADO<2> = 0)
;Salto a borra (ESTADO<2> <> 0)
;Salto a bucle (ESTADO<2> = 0)
;============================ Subrutinas ==============================
config
bsf
movlw
movwf
movlw
movwf
bcf
return
ESTADO,5
b'00011111'
PORT_A
b'00000000'
PORT_B
ESTADO,5
;Se pone en 1 el bit 5 del reg. ESTADO
;Carga w con el dato b'11111111'
;Configura el puerto A como entradas
;Carga w con el dato b'00000000'
;Configura el puerto B como salidas
;Se pone en 0 el bit 5 del reg. ESTADO
;Retorno desde subrutina
retardo
uno
movlw
movwf
movlw
movwf
movlw
movwf
decfsz
goto
decfsz
goto
decfsz
goto
return
VALOR1
REG_1
VALOR2
REG_2
VALOR3
REG_3
REG_3
uno
REG_2
dos
REG_1
tres
;Carga w con el número 30 (VALOR1)
;Mueve w al registro REG_1
;Carga w con el número 40 (VALOR2)
;Mueve w al registro REG_2
;Carga w con el número 50 (VALOR3)
;Mueve w al registro REG_3
;Decrementa el valor de REG_3 en 1
;Salto a uno
;Decrementa el valor de REG_2 en 1
;Salto a dos
;Decrementa el valor de REG_1 en 1
;Salto a tres
;Retorno desde subrutina
tabla
addwf
PC,1
; .gfedcba
b'00111111'
b'00000110'
b'01011011'
b'01001111'
b'01100110'
b'01101101'
b'01111101'
b'00000111'
b'01111111'
b'01101111'
;pc= PC+w
Codigo para 7seg catodo comun
;7 segmentos para el 0
;7 segmentos para el 1
;7 segmentos para el 2
;7 segmentos para el 3
;7 segmentos para el 4
;7 segmentos para el 5
;7 segmentos para el 6
;7 segmentos para el 7
;7 segmentos para el 8
;7 segmentos para el 9
tres
dos
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
retlw
;=============================== Fin ==================================
end
Notas:
;La frecuencia externa debe ser de 4MHz (Cristal de 4MHz).
;Si se desea usar un display de 7 segmentos de ánodo común, entonces
;Se deberan complementar los datos de la tabla.
166
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_06.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_06.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_06.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.6.5.1.
Figura 5.6.5.1. Circuito de aplicación para la práctica 6.
Cuando el circuito de aplicación esté terminado y el PIC ya tenga grabado el
programa correspondiente, se inserta el dispositivo en dicho circuito y después se enciende
la fuente de alimentación para probar su correcto funcionamiento.
5.6.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ.
167
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.7 Práctica No. 7 Escritura en la memoria de datos EEPROM
5.7.1 Objetivo
Se podrá apreciar la escritura de datos en la memoria EEPROM, la cual podrá leerse
posteriormente con la utilización del PonyProg2000.
5.7.2 Descripción
Se desea almacenar el dato 0x44 en las posiciones 31 y 32 de la memoria de datos
EEPROM. Una vez logrado dicho proceso, se encenderá un LED conectado a RB0,
indicando que dicho proceso ha terminado; posteriormente, el pic será colocado en el
PonyProg, para que el dispositivo sea leido. En él se prodrá apreciar la memoria de
programa y la memoria de datos EEPROM que se encuentra al final de la ventana y resalta
por tener otro color. En dicha memoria se podrá apreciar que dos casillas poseen el dato
0x44 en formato hexadecimal.
5.7.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 7 se muestra en la figura 5.7.3.1.
168
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Figura 5.7.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 7.
169
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.7.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 1 Resistencia de 10KΩ
• 1 Resistencia de 560Ω
• 1 Resistencia de 100Ω
• 1 Led
5.7.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
170
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;=========================== Práctica_7 ==============================
;Se desea almacenar el dato 0x44 en las posiciones 31 y 32 de la
;memoria de datos EEPROM. Una vez logrado dicho proceso, se encenderá
;un LED conectado a RB0, indicando que dicho proceso ha terminado.
;Posteriormente, el pic será colocado en el PonyProg, para que el
;dispositivo sea leido. En él se podrá apreciar la memoria de programa
;y la memoria de datos EEPROM que se encuentra al final de la ventana y
;resalta por tener otro color. En dicha memoria se podrá apreciar que
;dos casillas poseen el dato 0x44 en formato hexadecimal.
;============================= INICIO =================================
#define __16f84
LIST P = 16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================ Etiquetas ===============================
w
STATUS
PORT_A
PORT_B
EEADR
EEDATA
EECON1
EECON2
INTCON
REG_1
REG_2
REG_3
VALOR1
VALOR2
VALOR3
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0x00
0x03
0x05
0x06
0x09
0x08
0x08
0x09
0x0B
0x0C
0x0D
0x0E
0x40
0x40
0x50
;w = 0
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Valor que
;Valor que
;Valor que
del reg. ESTADO
del puerto A
del puerto B
del reg. EEADR
del reg. EEDATA
del reg. EECON1
del reg. EECON2
del reg. INTCON
del registro REG_1
del registro REG_2
del registro REG_3
se asigna a VALOR1
se asigna a VALOR2
se asigna a VALOR3
;============================= Programa ===============================
inicio
ORG
goto
ORG
0
inicio
5
;Vector de reset
;Salto a inicio
call
clrf
bcf
movlw
movwf
movlw
movwf
bsf
bcf
bsf
config
PORT_B
STATUS,5
0x31
EEADR
0x44
EEDATA
STATUS,5
INTCON,7
EECON1,2
;Llamada a la rutina config
;PORT_B = 0x00
;Pasa al banco 0
;w = 0x31
;EEADR = w
;w = 0x44
;EEDATA = w
;Pasa al banco 1
;GIE=0 para prohibir interrupciones
;wren=1 para permitir escritura en
;EEPROM
171
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;Secuencia de seguridad
movlw
movwf
movlw
movwf
bsf
0x55
EECON2
0xAA
EECON2
EECON1,1
call
retardo
bcf
movlw
movwf
movlw
movwf
bsf
bcf
bsf
STATUS,5
0x32
EEADR
0x44
EEDATA
STATUS,5
INTCON,7
EECON1,2
;w = 0x55
;EECON2 = w
;W = 0xAA
;EECON2 = w
;wr=1 y comienza el ciclo de escritura
;Pasa al banco 0
;w = 0x32
;EEADR = w
;w = 0x44
;EEDATA = w
;Pasa al banco 1
;GIE=0 para prohibir interrupciones
;wren=1 para permitir escritura en
;EEPROM
;Secuencia de seguridad
movlw
movwf
movlw
movwf
bsf
call
0x55
EECON2
0xAA
EECON2
EECON1,1
retardo
;w = 0x55
;EECON2 = w
;W = 0xAA
;EECON2 = w
;wr=1 y comienza el ciclo de escritura
bcf
STATUS,5
movlw
b'00000001'
ciclo
movwf
PORT_B
goto
ciclo
;============================ Subrutinas ==============================
config
bsf
movlw
movwf
movlw
movwf
bcf
return
STATUS,5
b'11111111'
PORT_A
b'00000000'
PORT_B
STATUS,5
;Se pone en 1 el bit 5 del reg. ESTADO
;Carga w con el dato b'11111111'
;Configura el puerto A como entradas
;Carga w con el dato b'00000000'
;Configura el puerto B como salidas
;Se pone en 0 el bit 5 del reg. ESTADO
;Retorno desde subrutina
retardo
movlw
VALOR1
;Carga w con el número 30 (VALOR1)
movwf
REG_1
;Mueve w al registro REG_1
tres
movlw
VALOR2
;Carga w con el número 40 (VALOR2)
movwf
REG_2
;Mueve w al registro REG_2
dos
movlw
VALOR3
;Carga w con el número 50 (VALOR3)
movwf
REG_3
;Mueve w al registro REG_3
uno
decfsz
REG_3
;Decrementa el valor de REG_3 en 1
goto
uno
;Salto a uno
decfsz
REG_2
;Decrementa el valor de REG_2 en 1
goto
dos
;Salto a dos
decfsz
REG_1
;Decrementa el valor de REG_1 en 1
goto
tres
;Salto a tres
return
;Retorno desde subrutina
;=============================== Fin ==================================
end
;Notas: La frecuencia externa debe ser de 4MHz (Cristal de 4MHz).
172
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_7.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_7.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_7.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.7.5.1.
Figura 5.7.5.1. Circuito de aplicación de la práctica 7.
5.7.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ.
173
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.8 Práctica No. 8 Parpadeo de un led utilizando la interrupción por
desbordamiento del temporizador TMR0
5.8.1 Objetivo
Se observará el encendido y apagado de un Led a una frecuencia de 1 Hz.
Dicha temporización es lograda debido a la interrupción por desbordamiento del
temporizador TMR0.
5.8.2 Descripción
Se encuentra un Led conectado al pin
RB0 del puerto B, el cual se
encontrará parpadeando a la frecuencia de 1 Hz. Esto es posible gracias a la utilización de
la interrupción por desbordamiento del temporizador TMR0, el cual cada vez que se
desborde desviará el flujo del programa principal y decrementará el contenido de un
registro auxiliar 12 veces, ocasionando el encendido y apagado del Led.
5.8.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 8 se muestra en la figura 5.8.3.1.
174
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Figura 5.8.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 8.
175
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.8.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 1 Resistencia de 10KΩ
• 1 Resistencia de 560Ω
• 1 Resistencia de 100Ω
• 1 Led
5.8.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
176
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;=========================== Práctica_8 ==============================
;En esta practica se propone realizar un circuito electrónico que
;encienda y apague un led a una frecuencia aproximad de 1 segundo.
;El led esta conectado a RB0 mediante una resistencia limitadora.
;Esta practica utiliza la interrupción por desbordamiento del TMR0.
;============================= INICIO =================================
LIST P=16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================ Etiquetas ===============================
w
OPT
TMR0
STATUS
PORT_A
PORT_B
INTCON
CONT
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0x00
0x01
0x01
0x03
0x05
0x06
0x0B
0x10
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Dirección
del
del
del
del
del
del
del
reg. OPTION
reg. TMR0
reg. ESTADO
puerto A
puerto B
reg. INTCON
reg. CONT
;============================= Programa ===============================
inicio
ciclo
ORG
goto
ORG
goto
ORG
0
inicio
4
inter
5
call
clrf
clrf
movlw
movwf
movlw
movwf
movlw
movwf
nop
goto
config
PORT_A
PORT_B
b'10100000'
INTCON
0x10
CONT
0x0c
TMR0
ciclo
;Vector de reset
;Salto a inicio
;Vector de interrupciones
;Salto a inter
;Se limpia el puerto A
;Se limpia el puerto b
;Carga w con b'10100000'
;Permiso de interrupción TMR0
;Se carga CONT con 0x10
;Se carga TMR0 con 0x0c
;Salto a ciclo
;============================ Subrutinas ==============================
config
bsf
clrf
clrf
movlw
movwf
bcf
return
STATUS,5
PORT_A
PORT_B
b'00000111'
OPT
STATUS,5
;STATUS<5>=1, se pasa al banco 1
;PORT_A como salidas
;PORT_B como salidas
;Configura el registro OPTION
;Selecciona el banco 0
177
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;========================== Interrupciones ============================
inter
decfsz
CONT,1
;Decrementa CONT y brinca si vale 0
goto
seguir
;Salto a seguir
cont_0
movlw
0x10
;Si CONT = 0, se carga con 16
movwf
CONT
btfsc
PORT_B,0
;Si RB0 = 0, brinca
goto
rb7_1
bsf
PORT_B,0
;Si RB0 = 0 se invierte el valor
goto
seguir
rb7_1
bcf
PORT_B,0
;Si RB0 = 0 se invierte el valor
seguir
movlw
b'10100000'
;Se restaura INTCON, desactivar inte.
movwf
INTCON
movlw
0x0C
;Se recarga TMR0 con 12 en decimal
movwf
TMR0
retfie
;Retorno de interrupción
;=============================== Fin ==================================
end
Nota: La frecuencia del cristal debe ser de 4 MHz
178
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_8.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_8.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_8.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.8.5.1.
Figura 5.8.5.1. Circuito de aplicación de la práctica 8.
5.8.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ.
179
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.9 Práctica No. 9 Controlador para un motor a pasos
5.9.1 Objetivo
El lector implementará un driver para un motor a pasos de cinco hilos, mediante una
secuencia predefinida en el microcontrolador.
5.9.2 Descripción
El PIC será programado para que funcione como un driver para un motor a pasos.
El motor debe estar conectado a los arreglos de los transistores, los cuales serán controlados
por las señales de salida del puerto B. En el puerto A, están conectados dos pulsadores en
los pines RA0 y RA1, los cuales se utilizarán para indicar el sentido de giro que se desea
obtener. Si se presiona RA0, el motor girará en sentido de las manecillas del reloj, y si se
presiona RA1, girará en sentido inverso a las manecillas.
5.9.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 9 se muestra en la figura 5.9.3.1. La
subrutina retardo que se menciona en este diagrama es similar a la subrutina retardo de los
programas de las prácticas anteriores.
180
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Figura 5.9.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 9.
181
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.9.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB y PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 3 Resistencias de 10 KΩ
• 4 Resistencias de 1KΩ
• 1 Resistencia de 100Ω
• 1 Motor Paso a Paso
• 3 Interruptores miniatura
• 4 Transistores BD135
• 4 Transistores BD136
5.9.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
182
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;=========================== Práctica_09 ==============================
;Se implementa el PIC16F84A como un dispositivo que controle el sentido
;de giro de un motor a pasos de 5 hilos.
;Los pines RB1, RB2, RB3, RB4, estan conectados a una configuración de
;transistores, los cuales estan conectados al motor a pasos
;Los pines RA0, RA1 estan conectados a unos pulsadores los cuales al ser
;presionados determinan el sentido del giro del motor a pasos
;============================= INICIO =================================
#define __16f84
LIST P = 16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================ Etiquetas ===============================
ESTADO
PORT_A
PORT_B
w
REG_1
REG_2
REG_3
VALOR1
VALOR2
VALOR3
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0x03
0x05
0x06
0x00
0x0C
0x0D
0x0E
0x10
0x20
0x30
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;w = 0
;Dirección
;Dirección
;Dirección
;Valor que
;Valor que
;Valor que
del reg. ESTADO
del puerto A
del puerto B
del registro REG_1
del registro REG_2
del registro REG_3
se asigna a VALOR1
se asigna a VALOR2
se asigna a VALOR3
;============================= Programa ===============================
ORG
0
;Vector de reset
goto
inicio
;Salto a inicio
ORG
6
inicio
call
config
;Llamada a la rutina config
ciclo
btfsc
goto
btfsc
goto
goto
PORT_A,0
derecha
PORT_A,1
izquier
ciclo
;¿PORT_A<0> = 0?
;No, salto a derecha
;Si, ¿PORT_A<1> = 0?
;No, salto a izquier
;Si, salto a ciclo
derecha
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00011100'
PORT_B
retardo
PORT_A,1
izquier
;w = b'00011100'
;PORT_B = w
;Llamada a retardo
;¿PORT_A<1> = 0?
;No, salto a izquier
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00011000'
PORT_B
retardo
PORT_A,1
izquier
;Si, mueve b'00011000' a w
;Mueve w a PORT_B, PORT_B = w
;Llamada a la subrutina retardo
;¿PORT_A<1> = 0?
;No, salto a izquier
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00011010'
PORT_B
retardo
PORT_A,1
izquier
183
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
izquier
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00010010'
PORT_B
retardo
PORT_A,1
izquier
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00010110'
PORT_B
retardo
PORT_A,1
izquier
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00000110'
PORT_B
retardo
PORT_A,1
izquier
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00001110'
PORT_B
retardo
PORT_A,1
izquier
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00001100'
PORT_B
retardo
PORT_A,1
izquier
;Salto a izquierda
goto
derecha
;Salto a derecha
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00011100'
PORT_B
retardo
PORT_A,0
derecha
;w = b'00011100'
;PORT_B = w
;Llamada a retardo
;¿PORT_A<0> = 0?
;No, salto a derecha
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00001100'
PORT_B
retardo
PORT_A,0
derecha
;Mueve b'00001100' a w
;Mueve w a PORT_B, PORT_B = w
;Llamada a la subrutina retardo
;¿PORT_A<0> = 0?
;No, salto a derecha
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00001110'
PORT_B
retardo
PORT_A,0
derecha
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00000110'
PORT_B
retardo
PORT_A,0
derecha
184
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00010110'
PORT_B
retardo
PORT_A,0
derecha
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00010010'
PORT_B
retardo
PORT_A,0
derecha
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00011010'
PORT_B
retardo
PORT_A,0
derecha
movlw
movwf
call
btfsc
goto
b'00011000'
PORT_B
retardo
PORT_A,0
derecha
;salto a derecha
goto
izquier
;Salto a izquier
;============================ Subrutinas ==============================
config
bsf
movlw
movwf
movlw
movwf
bcf
return
ESTADO,5
b'11111111'
PORT_A
b'00000000'
PORT_B
ESTADO,5
;Se pone en 1 el bit 5 del reg. ESTADO
;Carga w con el dato b'11111111'
;Configura el puerto A como entradas
;Carga w con el dato b'00000000'
;Configura el puerto B como salidas
;Se pone en 0 el bit 5 del reg. ESTADO
;Retorno desde subrutina
retardo
movlw
movwf
movlw
movwf
movlw
movwf
decfsz
goto
decfsz
goto
decfsz
goto
return
VALOR1
REG_1
VALOR2
REG_2
VALOR3
REG_3
REG_3
uno
REG_2
dos
REG_1
tres
;Carga w con el número 30 (VALOR1)
;Mueve w al registro REG_1
;Carga w con el número 40 (VALOR2)
;Mueve w al registro REG_2
;Carga w con el número 50 (VALOR3)
;Mueve w al registro REG_3
;Decrementa el valor de REG_3 en 1
;Salto a uno
;Decrementa el valor de REG_2 en 1
;Salto a dos
;Decrementa el valor de REG_1 en 1
;Salto a tres
;Retorno desde subrutina
tres
dos
uno
;=============================== Fin ==================================
end
Nota: La frecuencia externa debe ser de 4MHz (Cristal de 4MHz).
185
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_09.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_09.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_09.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.9.5.1.
Figura 5.9.5.1. Circuito de aplicación para la práctica 9.
186
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Cuando el circuito de aplicación esté terminado y el PIC ya tenga grabado el
programa correspondiente, se inserta el dispositivo en dicho circuito y después se enciende
la fuente de alimentación para probar su correcto funcionamiento.
5.9.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ..
187
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.10 Práctica No. 10 Control de giro de un motor de CD
5.10.1 Objetivo
Implementar un microcontrolador para el control de giro y conteo de vueltas de un
motor de corriente directa, así como la utilización del modo de bajo consumo de energía
SLEEP.
5.10.2 Descripción
Se utilizará el microcontrolador para generar una señal de mando a un puente H
(arreglo de transistores), el cual controlará el giro de un pequeño motor de CD. También se
utilizará un pequeño disco perforado en una orilla, el cual está fijado al rotor del motor de
CD, esto con el objetivo de que un optoacoplador sea el elemento que detecte el número de
vueltas que realiza el disco al interrumpirse el haz de luz. Al no haber luz en el receptor del
optoacoplador mandará un cero lógico al pin RA4 del puerto A. Cuando exista el paso de
luz en el receptor, se producirá un “uno” lógico que se enviará al pin RA4. El motor dará
cien vueltas hacia la derecha, se detendrá un pequeño instante y dará cien vueltas hacia la
izquierda. Cuando el proceso termine, entrará al modo de SLEEP.
5.10.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 10 se muestra en la figura 5.10.3.1. Cabe
mencionar que la subrutina retardo en los diagramas de flujo es la misma que en todas las
prácticas sugeridas.
188
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Figura 5.10.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 10.
189
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.10.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 4 Resistencias de 10 KΩ
• 1 Resistencia de 100Ω
• 2 Interruptores miniatura
• 1 Motor de CD.
5.10.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
190
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;=========================== Práctica_10 ==============================
;Mediante la implementación del PIC16F84A se diseñará un circuito que
;controle el giro y número de vueltas de un motor de CD.
;El motor de CD debe girar 100 vueltas hacia la derecha, esperar un
;instante y girar 100 vueltas hacia de izquierda y quedar en modo de
;sleep.
;Al presionar un pulsador conectado a RA0 el motor empezará a funcionar
;Una perforación en un disco conectado al rotor del motor de CD,
;servirá como medio para interrumpir y dejar pasar la luz de un
;optocoplador el cual mandara un pulso positivo al pin RA4 y de
;esta forma se podra realizar el conteo.
;============================= INICIO =================================
#define __16f84
LIST P = 16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================ Etiquetas ===============================
PC
ESTADO
PORT_A
PORT_B
w
REG_1
REG_2
REG_3
VALOR1
VALOR2
VALOR3
AUX
DIEZ
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0X02 ;Dirección
0x03 ;Dirección
0x05 ;Dirección
0x06 ;Dirección
0x00 ;w = 0
0x0C ;Dirección
0x0D ;Dirección
0x0E ;Dirección
0x05 ;Valor que
0x05 ;Valor que
0x05 ;Valor que
0x0F ;Dirección
d'100'
del
del
del
del
reg. PC en hex
reg. ESTADO
puerto A
puerto B
del registro REG_1
del registro REG_2
del registro REG_3
se asigna a VALOR1
se asigna a VALOR2
se asigna a VALOR3
del registro AUX
;============================= Programa ===============================
inicio
off
pulsa
ORG
goto
ORG
0
inicio
5
;Vector de reset
;Salto a inicio
call
movlw
movwf
movwf
btfsc
goto
goto
config
0x00
AUX
PORT_B
PORT_A,0
arranca
pulsa
;Llamada a la rutina config
;w = 0x00
;AUX = w, AUX = 0x00
;PORT_B = 0x00
;¿PORT_A<0> = 0?
;Si, salto a arranca
;No, salto a pulsa
191
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
arranca
movlw
movwf
b'10000000' ;Carga w con b'10000000'
PORT_B
;PORT_B = w
call
conteo
movlw
movwf
call
call
call
movlw
movwf
clrf
call
0x00
;w = 0x00
PORT_B
;PORT_B = w, PORT_B = 0x00
retar2
;Llamada a la rutina retar2
retar2
;Llamada a la rutina retar2
retar2
;Llamada a la rutina retar2
b'01000000' ;w = b'01000000'
PORT_B
;PORT_B = w, PORT_B = b'01000000'
AUX
;Borra el contenido de AUX
conteo
;Llamada a la rutina conteo
movlw
movwf
sleep
0x00
PORT_B
;Llamada a la rutina conteo
;w = 0x00
;PORT_B = w, PORT_B = 0x00
;El PIC se duerme
;============================ Subrutinas ==============================
config
bsf
movlw
movwf
movlw
movwf
bcf
return
ESTADO,5
;Se pone en 1 el bit 5 del reg. ESTADO
b'00011111' ;Carga w con el dato b'00011111'
PORT_A
;Configura el puerto A como entradas
b'00000000' ;Carga w con el dato b'00000000'
PORT_B
;Configura el puerto B como salidas
ESTADO,5
;Se pone en 0 el bit 5 del reg. ESTADO
;Retorno desde subrutina
retardo
movlw
movwf
movlw
movwf
movlw
movwf
decfsz
goto
decfsz
goto
decfsz
goto
return
VALOR1
REG_1
VALOR2
REG_2
VALOR3
REG_3
REG_3
uno
REG_2
dos
REG_1
tres
;Carga w con el número 30 (VALOR1)
;Mueve w al registro REG_1
;Carga w con el número 40 (VALOR2)
;Mueve w al registro REG_2
;Carga w con el número 50 (VALOR3)
;Mueve w al registro REG_3
;Decrementa el valor de REG_3 en 1
;Salto a uno
;Decrementa el valor de REG_2 en 1
;Salto a dos
;Decrementa el valor de REG_1 en 1
;Salto a tres
;Retorno desde subrutina
call
call
call
call
call
call
return
retardo
retardo
retardo
retardo
retardo
retardo
;Llamada
;Llamada
;Llamada
;Llamada
;Llamada
;Llamada
;Retorno
tres
dos
uno
retar2
a la rutina retardo
a la rutina retardo
a la rutina retardo
a la rutina retardo
a la rutina retardo
a la rutina retardo
desde subrutina
192
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
conteo
boton2
sigue
para
btfss
goto
call
btfss
goto
goto
incf
movf
xorlw
btfsc
goto
goto
return
PORT_A,4
conteo
retardo
PORT_A,4
sigue
boton2
AUX,1
AUX,w
DIEZ
ESTADO,2
para
conteo
;¿El boton esta oprimido?
;No (salto a boton)
;Si (Llamada a la rutina retardo)
;¿El boton sigue oprimido?
;No (salto a sigue)
;Si (salto a boton2)
;Incrementa AUX (AUX = AUX + 1)
;Mueve AUX a w
;Funcion Xor (¿es igual a 100?)
;¿AUX = DIEZ? (ESTADO<2> = 0)
;Salto a borra (ESTADO<2> <> 0)
;Salto a bucle (ESTADO<2> = 0)
;=============================== Fin ==================================
end
Notas:
;La frecuencia externa debe ser de 4MHz (Cristal de 4MHz).
193
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_10.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_10.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_10.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.10.5.1.
460 Ω
Figura 5.10.5.1. Circuito de aplicación para la práctica 10.
Cuando el circuito de aplicación esté terminado y el PIC ya tenga grabado el
programa correspondiente, se inserta el dispositivo en dicho circuito y después se enciende
la fuente de alimentación para probar su correcto funcionamiento.
5.10.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ.
194
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.11 Práctica No. 11 Control de giro de un motor de CD mediante la
interrupción externa INT
5.11.1 Objetivo
Implementar un microcontrolador para el control de giro y conteo de vueltas de un
motor de corriente directa. También se utilizará la interrupción externa INT como una
forma de adquisición de datos, además se empleará el modo de bajo consumo de energía
SLEEP, así como la forma de salir de este estado a través de una interrupción (INT).
5.11.2 Descripción
Esta práctica es muy parecida a la práctica anterior, pues también utliza el motor de
Cd, el disco y el optoacoplador, pero la diferencia reside en la utilización de la interrupción
externa INT, que se encuentra en el pin 6 (RB0). Cuando se produce a un flanco ascendente
en el pin RB0/INT, debido al paso de la luz por el orificio del disco se origina una
interrupción, desviando el flujo del programa hacia el vector de interrupción, el cual
atenderá a la interrupción e incrementará un registro auxiliar. El motor girará hacia la
derecha, luego se detendrá un instante y empezará a girar hacia la izquierda; una vez
terminado el proceso, entrará en modo SLEEP. Para salir de dicho estado, bastará con girar
el disco para dejar pasar luz hacia el optoacoplador para activar la bandera de interrupción
externa, la cual despertará al PIC y provocará que se continúe con el resto del programa,
despertando al PIC del modo de ahorro de energía.
5.11.3 Diagrama de flujo
El diagrama de flujo de la práctica número 11 se muestra en la figura 5.11.3.1.
195
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
Figura 5.11.3.1. Diagrama de flujo de la práctica 11.
196
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
5.11.4 Material y equipo a utilizar
• Computadora personal (características mínimas necesarias para ejecutar las
aplicaciones MPLAB y PonyProg2000)
• Software MPLAB
• Software PonyProg
• Circuito Grabador de PIC’s PonyProg
• Fuente de alimentación de 5V.
• 1 PIC16F84A
• 1 Cristal Oscilador a 4 MHz
• 2 Capacitores de 22 pF
• 4 Resistencias de 10 KΩ
• 1 Resistencia de 100Ω
• 2 Interruptores miniatura
• 1 Motor de CD.
5.11.5 Procedimiento
Como primer paso a seguir se debe copiar el siguiente programa a un editor de texto
sin formato como el “Block de Notas” de Windows, o el editor del MPLAB.
197
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;=========================== Práctica_11 ==============================
;Esta práctica es similar a la práctica 10 pero en esta se utiliza la
;interrupción externa INT, la cual tambien servirá para sacar al
;PIC del modo de SLEEP
;============================= INICIO =================================
LIST P=16F84A
;Comando que indica el pic usado
;============================ Etiquetas ===============================
OPT
STATUS
PORT_A
PORT_B
INTCON
AUX
AUX1
AUX2
AUX3
CONT
VALOR_1
VALOR_2
VALOR_3
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
0x01
0x03
0x05
0x06
0x0B
0x0C
0x0D
0x0E
0x0F
0x10
0x40
0x40
0x50
;Dirección del reg. OPTION
;Dirección del reg. ESTADO
;Dirección del puerto A
;Dirección del puerto B
;Dirección del reg. INTCON
;Dirección del reg. AUX
;Dirección del reg. AUX1
;Dirección del reg. AUX2
;Dirección del reg. AUX3
;Dirección del reg. CONT
;Valor asignado a VALOR_1
;Valor asignado a VALOR_2
;Valor asignado a VALOR_3
;============================= Programa ===============================
ORG
goto
ORG
goto
ORG
0
inicio
4
inter
5
;Vector de reset
;Salto a inicio
;Vector de interrupciones
;Salto a inter
inicio
clrf
clrf
clrf
clrf
call
movlw
movwf
PORT_A
PORT_B
CONT
AUX
config
d'100'
CONT
;Borra el reg. PORT_A
;Borra el reg. PORT_B
;Borra el reg. CONT
;Borra el reg. AUX
;Llamada a la rutina config
;Carga w con 100
;Carga CONT con w, CONT = 100
boton
btfss
goto
bsf
movlw
movwf
clrf
btfss
goto
PORT_A,0
boton
INTCON,7
b'10000000'
PORT_B
AUX
AUX,0
bucle_1
;¿PORT_A<0> = 1?
;No, salto a boton
;Si, pone en 1 el bit 7 de INTCON
;Carga w con b'10000000'
;Carga PORT_B con w
;Borra el reg. AUX
;¿AUX<0> = 1?
;No, salto a bucle_1
bcf
sleep
nop
goto
INTCON,7
;INTCON<7>=0 desabilita interrupciones
;Si, duerme el PIC
;No opera
;Salto a ciclo
ciclo
bucle_1
ciclo
198
M A N UA L T E Ó R I C O P R Á C T I C O D E L P I C 1 6 F 8 4 A
;============================ Subrutinas ==============================
config
bsf
movlw
movwf
STATUS,5
b'11111111'
PORT_A
;STATUS<5>=1, se pasa al banco 1
;w = b'11111111'
;PORT_A = w, se configuran con
movlw
movwf
movlw
movwf
bsf
bcf
return
b'00000001'
PORT_B
b'00010000'
INTCON
OPT,6
STATUS,5
;w = b'00000001'
;PORT_B = w, se configura en puerto B
;w = b'00010000'
;INTCON = w, se configura INTCON
;OPTION<6>=1, flanco ascendente
;STATUS<5>=0, se pasa al banco 0
;Retorno de subrutina
movlw
movwf
movlw
movwf
movlw
movwf
decfsz
goto
decfsz
goto
decfsz
goto
return
VALOR_1
AUX1
VALOR_2
AUX2
VALOR_3
AUX3
AUX3
uno
AUX2
dos
AUX1
tres
;Carga w con el valor de VALOR_1
;AUX1 = w, AUX = 0x30
;Carga w con rl valor de VALOR_2
;AUX2 = w, AUX = 0x40
entradas
retardo
tres
dos
uno
;Decrementa en 1 el valor de AUX3
;Salto a uno
;Decrementa en 1 el valor de AUX2
;Salto a dos
;Decrementa en 1 el valor de AUX1
;Salto a tres
;Retorno de subrutina
;========================== Interrupciones ============================
inter
cont_0
cambio
sigue
decfsz
goto
movlw
movwf
btfsc
goto
movlw
movwf
call
bsf
goto
movlw
movwf
call
movlw
movwf
movlw
movwf
retfie
CONT
sigue
d'100'
CONT
PORT_B,7
cambio
b'00000000'
PORT_B
retardo
AUX,0
sigue
0x00
PORT_B
retardo
b'01000000'
PORT_B
b'10010000'
INTCON
;Decrementa en 1 el valor de CONT
;Salto a sigue
;Carga w con 100
;Carga CONT con w, CONT = 100
;¿PORT_B<7> = 0?
;No, Salto a sigue
;Carga w con b'00000000'
;Carga PORT_B con b'00000000'
;Llamada a retardo
;Pone en 1 en bit 0 de AUX, AUX<0> = 1
;Salto a sigue
;Carga w con 0x00
;Carga PORT_B con 0x00
;Llamada a la rutina retardo
;Carga w con b'01000000'
;Carga PORT_B con b'01000000'
;Carga w con b'10010000'
;Habilita la interrupcion externa
;Retorno de interrupcion
;=============================== Fin ==================================
end
Nota: La frecuencia del cristal debe ser de 4 MHz
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Una vez que se ha editado todo el programa, es necesario guardarlo en un archivo
que puede ser llamado Practica_11.asm
El siguiente paso consiste en compilar el programa que se ha creado mediante el
MPLAB para generar el archivo Practica_11.hex
Mediante el PonyProg2000 debe grabarse el contenido del archivo Practica_11.hex
en el microcontrolador. Una vez hecho esto, se debe armar el circuito de aplicación para
esta práctica, el cual se muestra en la figura 5.11.5.1.
460 Ω
Figura 5.11.5.1. Circuito de aplicación para la práctica 11.
5.11.6 Indicaciones
Para esta práctica, la palabra de configuración del PIC debe ser establecida de la
siguiente forma. Código de protección deshabilitado, WDTE deshabilitado, PWRTE
habilitado, oscilador XT. Los pines que no sean empleados en esta práctica, deben
conectarse a Vdd por medio de una resistencia de 10KΩ.
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RECOMENDACIONES
Es muy recomendable que el usuario de los microcontroladores conozca muy bien
las especificaciones de operación del dispositivo, las cuales están disponibles en el sitio
web del fabricante; esto con la finalidad de darle un buen uso, de no sobrecargarlo o de
operarlo en condiciones inadecuadas.
El PIC16F84A de Microchip está construido mediante tecnología CMOS, por lo que
se recomienda manipularlo de forma cuidadosa y siempre con una pulsera antiestática u
otra herramienta que ayude a la conservación de este dispositivo.
Cuando se pretende cargar un programa en un dispositivo microcontrolador, es
necesario un circuito grabador, el cual se debe elegir de acuerdo a las necesidades del
usuario. Actualmente en el mercado existen herramientas de desarrollo con un valor que
oscila desde los $ 2,000.00 hasta los $15,000.00. Los programadores de uso libre son una
excelente opción para todos aquellos usuarios que no requieren de un gran sistema para
realizar prácticas y prototipos didácticos, por lo que se recomienda usar programas como el
IC-Prog y el PonyProg2000.
Por lo general, todos los circuitos grabadores operan bajo ciertos niveles de señal
procedentes de algún puerto de la computadora, por lo que de preferencia se debe trabajar
con una computadora de escritorio, debido a que comúnmente se tiene el problema de que
las computadoras portátiles no ofrecen el mismo voltaje a la salida de sus puertos; aunque
al programar los microcontroladores realmente se requiere de un nivel muy bajo de
corriente.
El simulador del programa MPLAB es una herramienta que debe ser usada para
comprobar el correcto funcionamiento del programa diseñado, todo esto, con la finalidad de
que no se grabe el pic con un programa inservible.
El tema de los microcontroladores es muy extenso, y aún cuando en esta guía se ha
pretendido analizar y explicar todo lo relacionado con el dispositivo PIC16F84A, es
necesario que el usuario investigue en otras fuentes y se actualice constantemente sobre la
evolución de esta línea de productos PIC Micro de la empresa Microchip.
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CONCLUSIONES
Durante el desarrollo de esta obra didáctica se presentó una situación poco peculiar,
ya que en contraste con otros temas, acerca de los microcontroladores PIC16F84A, existe
una gran cantidad de fuentes bibliográficas, por lo que fue necesario analizar
minuciosamente cada fuente de información y posteriormente seleccionar solo el mejor
material.
En lo que se refiere a la explicación de las características, arquitectura y operación
de dicho microcontrolador, fue necesario hacer una trascripción de los términos que se
encuentran en las diversas fuentes bibliográficas, ya que la mayoría de las obras
relacionadas con este tema fueron desarrolladas en otros países con modismos y
terminología diferente.
Los recursos del PIC16F84A son muy variados, por lo que requirieron de un fuerte
análisis para poder ser explicados.
El manejo de los programas MPLAB, NOPPP y PonyProg2000 no se especifica
correctamente en ninguna fuente de información, por lo que el desarrollo de estas secciones
fue basado en la experimentación, la práctica y los resultados al operar dichas herramientas
de desarrollo.
La parte más importante de esta guía son las prácticas propuestas, la cuales se
desarrollaron en circuitos reales y se garantiza su correcto funcionamiento. Durante el
desarrollo de este trabajo se adquirió una gran habilidad para implementar soluciones a
problemas comunes y específicos mediante los microprocesadores PIC.
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BIBLIOGRAFÍA
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Angulo, J.Ma. e Ignacio Angulo, Microcontroladores PIC, Diseño práctico de
aplicaciones, Editorial McGraw Hill, 1997.
•
Angulo, J. Ma., E. M. Cuenca y J. Angulo, Microcontroladores PIC, la solución en
un chip, Editorial Paraninfo, 1997.
•
Angulo, J. Ma., E. M. Cuenca y J. Angulo, Aplicaciones de los microcontroladores
PIC de Microchip, Editorial McGraw Hill, 1998.
•
Microchip Technology Inc, Microchip PIC16F84 Microcontroller Data Book, 1997.
•
Joyanes, Luis A., Problemas de metodología de la programación,
Editorial McGraw Hill, 1996.
•
Duque, Edison C., Curso Avanzado de Microcontroladores PIC,
CEKIT, 1998.
• Goñi, Julio, “Robots. Construye tu microbot” F&G Editores, 2000
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SITIOS WEB
• www.redeya.com
• www.lancos.com
• www.microchip.com
• www.mindspring.com/~covington/noppp
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ANEXOS
Hojas de Datos del PIC16F84A
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